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高速列车车轴加工残余应力与疲劳寿命关系研究
| 论文题名： | 高速列车车轴加工残余应力与疲劳寿命关系研究 |
| 关键词： | 高速列车;车轴加工;残余应力;疲劳寿命 |
| 摘要： | 近年来，随着列车运行速度不断提高、中国高铁“走出去”战略进程持续推进，高速列车的行驶安全性越来越受到关注。车轴是机车车辆走行机构的关键部件之一，对列车的运行安全起着至关重要的作用。其中，EA4T车轴是一种欧洲标准EN13261规定的高速、重载机车车辆用车轴，具有优异的物理力学性能，广泛应用于国外地铁及高速动车组机车中。近几年，我国已经开始了EA4T车轴的研制并投入应用。目前，在EA4T车轴加工制造过程中，缺乏刀具结构、工艺参数对车轴表面残余应力影响规律的系统研究，也缺乏表面残余应力与车轴疲劳寿命之间关系的准确描述，严重制约着车轴高效高精度加工与服役寿命。论文研究了刀具结构、工艺参数对EA4T车轴表面残余应力的影响规律，分析了机械滚压、超声滚压对EA4T车轴表面残余应力的改善规律以及表面残余应力与车轴疲劳寿命的关系，实现EA4T车轴高效生产制造，提高车轴疲劳寿命，保障列车的行驶安全性。 选取国内外著名厂家刀具（不同厂家刀具的刀具结构不同，如刀尖圆弧半径等），采用正交试验，进行EA4T车轴车削加工工艺研究。使用X射线残余应力检测仪测量获得车削加工表面残余应力值，并对测量结果进行极差、方差分析，得到刀具结构（刀尖圆弧半径）、工艺参数（切削速度、进给量、切削深度）对车削加工表面残余应力的影响规律。 对EA4T车轴表面进行机械滚压与超声滚压试验研究。对比不同滚压工艺在改善车轴表面残余应力方面的差异，获得滚压工艺参数（滚压速度、进给速度、滚压深度、滚压道次）对表面残余应力的改善规律。 对EA4T车轴表面材料进行自动球压痕试验与压痕过程的有限元仿真分析，确立材料本构关系模型。基于此本构关系模型建立三维滚压模型进行滚压过程的有限元仿真分析，得到滚压参量对表面残余应力的影响规律，研究滚压工艺改善表面残余应力的作用机理。 进行不同残余应力疲劳试件在不同加载方式（拉压载荷、纯弯曲载荷）条件下的疲劳寿命试验。绘制不同残余应力车轴材料S-N曲线，得到不同加载方式材料疲劳寿命之间的关系。最后，进行车轴材料疲劳寿命的仿真分析，研究加工残余应力与疲劳寿命的关系。 |
| 作者： | 于鑫 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 孙杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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