城际动车组车轮疲劳强度与寿命评估
车轮是保证动车组运行的关键零部件,随着动车组的高速化和普及化,对车轮的使用要求也越高,为了保证列车的行车安全,就需要对车轮的强度和疲劳寿命提出更高的要求。

因此,对动车组车轮的疲劳强度进行理论研究与分析有着重要的意义。

本文在对国内外轨道车辆车轮强度研究方法、理论与试验研究过程的文献进行了综述的基础上,详细介绍了国外车轮的标准、国内外车轮疲劳强度研究的发展现状和车轮疲劳失效的主要形式,介绍了有限元法、疲劳强度评价方法、疲劳寿命预测方法。

运用有限元建模软件Hypermesh建立了城际动车组车轮的新轮和磨耗轮的三维实体有限元模型,然后应用ANSYS软件对车轮轮轴过盈配合对车轮应力的影响进行分析,为了分析辐板孔对车轮强度的影响,选取三个截面位置,并在这三个位置上根据UIC510-5标准中的直线、曲线、道岔三种疲劳分析工况进行加载,从而分别确定了9个工况并对新轮和磨耗轮进行静强度和疲劳强度分析以及寿命评估。

过盈分析表明随着过盈量的增加,轮轴之间的应力值会随之增加,并且近似呈线性关系,且在相同过盈量下的新轮和磨耗轮的应力基本相同。

静强度评估结果表明新轮和磨耗轮在9种工况下都满足静强度要求,并分析了9种工况下新轮和磨耗轮的Von Mises应力、第一主应力以及第三主应力的应力分布情况。

对车轮辐板的疲劳强度评估使用的是Haigh形式的Goodman曲线,对车轮辐板孔疲劳评估采用的是Crossland曲线,可以看出车轮的辐板和辐板孔均满足疲劳强度要求,车轮的疲劳薄弱部位是垂直或者平行于车轮半径的辐板孔的孔边缘中间位置或中间位置连线上的点上,且疲劳寿命均满足无限寿命要求。