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车轴材料弯曲微动过程的有限元分析
| 论文题名： | 车轴材料弯曲微动过程的有限元分析 |
| 关键词： | 微动疲劳;棘轮行为;弯曲微动;有限元分析;车轴材料;高速铁路 |
| 摘要： | 微动(fretting)是指两个连续的相对运动的接触表面上，发生的一种位移幅度为微米量级的损伤现象。微动可分为三类[1]：微动磨损(fretting wear)、微动腐蚀(frettingcorrosion)和微动疲劳(fretting fatigue)。其中，微动疲劳是最为常见也是危害最大的一种，它广泛存在于各种机械构件中。微动疲劳常常伴随有循环的外部应力，进而在接触区引起微小的滑移，导致材料的磨损以及接触件表面损伤，从而使构件疲劳强度降低，加速疲劳裂纹的萌生和扩展，从而大大降低构件使用寿命，甚至造成灾难性的后果。然而，目前绝大多数的研究都是针对拉压微动损伤，由于弯曲微动条件下受力构件内部的应力与应变分布更为复杂，目前对弯曲微动损伤的研究甚少，且研究远不够系统，已有的研究表明，弯曲微动疲劳是高速铁路车轴冷切断裂的主要失效形式之一。因此，通过系统的开展弯曲微动疲劳的研究，对于发展高速、重载铁路运输，保障行车安全这一国家战略性工程，以及工业、工程应用中广泛存在的各种过盈配合条件下的弯曲微动疲劳失效的安全评估具有重要的指导意义。 本文围绕着弯曲微动疲劳的研究，主要进行以下几方面的工作： (1)开展了真应力控制下LZ50车轴钢棘轮行为的实验研究。 (2)采用Ohno-Karim循环弹塑性本构模型较合理地预测了LZ50钢的棘轮行为。 (3)通过大型非线性有限元分析软件ABAQUS，采用Ohno-Karim循环弹塑性本构模型，对LZ50车轴钢的弯曲微动过程进行了有限元分析。揭示了弯曲微动区应力场、应变场、粘着区、滑移区的分布与演化规律以及摩擦系数，循环载荷和法向压力等参量对弯曲微动过程的影响；同时还模拟了微动区的棘轮行为及演化规律；最后采用G判据和Ruiz判据对弯曲微动疲劳萌生位置进行了预测。 |
| 作者： | 郭严 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 康国政 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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