高铁扣件弹条疲劳断裂原因分析

通过对WJ-7型扣件中60Si2MnA弹条在拉伸-扭转试验过程发生断裂的原因进行分析和数值模拟研究,得出弹条断裂的原因。对60Si2MnA弹条承受的荷载进行分析可知,WJ-7型扣件在铁垫板与弹条后端接触区域内弯处应力集中最大,是造成弹条断裂破坏的主要原因之一,而弹条断裂的根本原因是弹条长期处于极限强度下工作,使弹条最终疲劳破坏。经过试验与模拟分析,得出60Si2MnA弹条断裂的原因和安装使用过程中应重点关注的位置。

WJ-7型扣件弹条试验及疲劳性能研究

通过对WJ-7型弹条进行试验研究,采用两种方法控制施加荷载,一种是施加不同大小的荷载,从32.5 kN开始以2.5 kN为增量增加到37.5 kN;另一种是通过施加不同荷载所对应的位移幅值来控制,将荷载从32.5 kN增加至37.5 kN,其中以25 kN时的平衡位置为中值并作为控制位移。通过线性拟合和指数拟合得出结论可知,在压力控制下,37.5 kN荷载时试样寿命较短,弹条产生塑性变形,弹条扣压力小于正常扣压力值9 kN,中圈位移接近位移上限,弹条失效。32.5 kN荷载时疲劳循环次数增多,但曲线变化趋势不变,弹条最终失效断裂。对于以荷载对应的位移幅值控制的弹条,整体变化情况与压力控制下相似,但扣压力和中圈位移的变化范围相对于压力控制下增大,变化趋势与压力控制下一致,最终均以弹条扣压力<9 kN、弹条中圈位移接近上限而失效断裂。

WJ-7型扣件弹条静力研究与模拟分析

通过建模模拟WJ-7型扣件在施加不同螺栓预紧力情况下,弹条所受应力变化情况,与WJ-7型扣件在静载试验下所得试验结果做对比。研究发现,对WJ-7型扣件施加不同的荷载,其应力最大值均出现在弹条弯折处后端大圆弧内侧,确定其为应力集中点,即弹条最危险的位置。通过对比不同大小的荷载产生的应力值与弹条的屈服强度相比较,得知25 kN荷载下,弹条所受最大应力为1568.2 MPa,接近WJ-7型扣件的屈服强度,当荷载为27.5 kN时,弹条所受最大应力值超过弹条本身屈服强度,由此得出,WJ-7型扣件安装的最佳应力为25 kN,且分析得出WJ-7型扣件弹条所受应力值与施加荷载成正比关系。