C80列车长大下坡周期制动踏面疲劳寿命预测

摘要

为预测C80列车长大下坡周期制动过程的车轮踏面疲劳寿命，在Abaqus软件中建立车轮有限元模型，通过高温拉伸试验确定CL60车轮钢26～500℃温度区间内的材料力学参数，同时考虑对流换热、轮轨接触传热、热辐射作用及行车阻力，利用功能转换关系、Hertz接触理论得到列车制动及惰行阶段作用在踏面上的热流载荷、法向载荷和切向载荷。开发子程序控制载荷、传热属性对踏面旋转加载，并对列车长大下坡周期制动过程进行热-机械耦合分析，得到并分析踏面温度、Mises应力-时间历程。分别基于N.E.损伤、R.W.损伤公式开发疲劳寿命程序，得到两种损伤下的踏面疲劳寿命，并分析闸瓦压力对疲劳寿命的影响。结果表明：踏面温度、Mises应力历程在同一循环后达到稳定；轮轨接触中心为踏面危险点，两种损伤下车轮服役转数误差百分比为1.28%；闸瓦压力越大，危险点温度越高，Mises应力越大，疲劳寿命越短。

关键词

机械设计 / 周期制动 / 踏面疲劳寿命 / 车轮服役转数 / N.E.损伤 / R.W.损伤