【摘 要】
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车轮轮辋疲劳裂纹,可能导致车轮崩塌,引起列车车辆脱轨。本文以CRH2型动车组拖车车轮及轮辋疲劳裂纹行为为研究对象,以带裂纹拖车车轮台架试验、裂纹扩展和载荷条件为基础,探索车轮疲劳裂纹萌生、扩展和安全性分析方法,结果表明:（1）与台架试验车轮轮辋初始裂纹几何与载荷一致,建立了轮对有限元主模型+轮辋裂纹子模型,探索了车轮轮辋微裂纹尖端K因子的三维计算方法,计算获得了轮辋表面椭圆裂纹长短轴的三维K因子,
【基金项目】
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铁总重点项目“高速动车组车轮踏面的表面开裂及辋裂行为研究（2015J007-E）”；
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车轮轮辋疲劳裂纹,可能导致车轮崩塌,引起列车车辆脱轨。本文以CRH2型动车组拖车车轮及轮辋疲劳裂纹行为为研究对象,以带裂纹拖车车轮台架试验、裂纹扩展和载荷条件为基础,探索车轮疲劳裂纹萌生、扩展和安全性分析方法,结果表明:（1）与台架试验车轮轮辋初始裂纹几何与载荷一致,建立了轮对有限元主模型+轮辋裂纹子模型,探索了车轮轮辋微裂纹尖端K因子的三维计算方法,计算获得了轮辋表面椭圆裂纹长短轴的三维K因子,包括KI、KII、KIII及当量应力强度因子ΔKeq参量,揭示了KI和KIII接近于零,裂纹扩展主要由KII即剪应力贡献,沿裂纹面向内扩展解剖证明,与台架试验结果解剖观察一致。（2）随着疲劳载荷作用,损伤累积增加,表面裂尖处的裂纹驱动力有所增加,但仍然不明显,裂纹尺度变化缓慢,而沿裂纹面方向,剪应力驱动使裂纹向内扩展,速度逐渐变大,且在车轮结构径向约束的作用下,扩展方向逐渐趋于平坦。这种现象对保障轮辋裂纹安全不利。（3）结合车轮轮辋材料单轴裂纹扩展率曲线,对应台架试验结果,量化分析预测了裂纹扩展,在误差12%范围,趋势有良好的一致性,较好的验证了预测理论方法。为推动结构疲劳安全性研究进步具有重要意义。本文研究,对探索结构疲劳裂纹扩展分析推动车轮结构疲劳安全性研究的进步,具有重要意义。
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