铁路货车车轮疲劳分析方法研究

摘要

阐述了中国铁路货车车轮目前的运用情况，介绍了840D型车轮，并指出该型车轮在当前中国铁路快速化和重载化的趋势下逐渐出现各种疲劳裂纹问题，引出本文的中心研究问题。
　　在回顾了列车车轮辐板应力分析技术发展历程的基础上确定了基于材料弹塑性特性的有限元分析方法。阐述了基本的疲劳强度评价技术，采用目前广泛应用的名义应力法对本文研究对象进行分析。首先建立了840D货车车轮的三维实体模型和有限元模型，并对有限元模型进行了网格划分和相应的工况约束和边界。其次分析了铁路货车车轮的运用工况，利用有限元模型进行了不同工况下的计算，找到了不同工况下的应力最大点的位置，分析了裂纹产生的原因。
　　之后，结合实际运用车轮时的不同的工况，分别考虑了典型工况下辐板孔位置偏移、轮辋厚度变化对车轮应力场分析的影响，探讨了车轮辐板孔裂纹成因条件，分析了辐板孔边疲劳裂纹萌生条件，详细列举了辐板孔疲劳裂纹扩展的条件，计算了车轮应力强度因子。
　　最后在以上分析的基础上，对大秦线工况下的疲劳和裂纹扩展进行了仿真计算，估算出大秦线典型车轮的裂纹扩展速率。