应变场分析.pdfVIP

第 37卷第 2期 铁 道 学 报 Vo1．37 No．2 2015年 2月 J0URNAL0FTHE CHINA RAILW AY S0CIETY February 2015 文章编号 ：1001—8360(2015)02—0085—06 服役加工硬化后高锰钢辙叉心轨应力／应变场分析 马鹏辉，钱立和，张汉林，刘 帅，张福成 (燕 山大学 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛 066004) 摘 要 ：本文建立 由铁路辙叉和列车车轮组成 的三维弹一塑性有限元模型，研究高锰钢辙叉心轨 的应力 ／6变场 。 文 中考虑辙叉心轨在顶宽 5OiTlm处的两种服役状态——服役前期未发生加工硬化和服役后期发生加工硬化 ， 分析加工硬化对心轨应力 ／6变大小和分布 的影响。对服役加工硬化 的情况 ，考虑到距离工作表面不 同深度处 辙叉材料性能的不同，将心轨局部模型分层 ，并设置各层的材料性能；对未发生加工硬化的情况 ，为模型设置均 匀的材料性能。结果表 明，两种服役状态下辙叉心轨的VODMises应力和等效塑性应变均随深度的增加先快速 增大，然后逐渐减小；与服役初期相 比，服役后期心轨 的最大等效应力增大约 23 ，最大等效塑性应变则降低约 4O ；塑性变形区域也明显减小，这是 由于心轨在服役加工硬化后屈服强度 已大幅提高。因此 ，在很大程度上 ， 服役后期的加工硬化起着抑制心轨顶面塌陷和飞边形成的作用 。此外，与未加工硬化心轨相 比，加工硬化后心 轨的最大等效应变与工作表面的距离 由0．8rnm增大到了 1．5mm，这表 明易产生裂纹的位置有远离心轨表面 的趋势 。 关键词 ：有限元模型；辙叉心轨 ；加工硬化 ；应力 ／6变场 中图分类号 ：U213．62 文献标志码 ：A doi：10．3969／j．issn．1001—8360．2015．02．013 NumericalAnalysisofStressandStrain in aService-—work--hardenedHigh M anganeseSteelCrossingNose MA Peng—hui，QIAN Li—he，ZHANG Han—lin，LIU Shuai，ZHANG Fu—cheng (StateKeyLaboratoryofMetastableMaterialsScienceandTechnology，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China) Abstract：A threedimensionalelastic—plasticfiniteelementmodelconsisting ofarailway crossingandatrain wheelwasestablishedtoinvestigatethestress／strainfieldinahighmanganesesteelcrossingnose．Twoserv— icestatesofthecrossingatanosewidthof50mm wereconsideredinthepaper，i．e．non—work hardeningcor～ respondingtotheearlyservicestageandwork hardeningcorrespondingtothelaterservicestage，and thein～ fluenceofserviceworkhardeningonthemagnitudeanddistributionofstress／straininthecrossingnosewas analyzed．Inthecaseofsimulation ofservicework hardening，alayeredmodelwasconstructedandvarious materialpropertieswereassignedtocor