考虑表面加工的疲劳缺口系数研究与应用

应力集中与表面加工对疲劳强度有着显著的影响,在结构疲劳强度的估算中,起着重要的作用。通过对45钢疲劳缺口系数试验研究的数据分析,确定了应用Lipson-Juvinall公式计算考虑表面加工的疲劳缺口系数,与实际情况更相符。局部应力应变法应用于高周疲劳时,必须考虑表面加工与尺寸等因素对疲劳强度的影响,由此文中将考虑表面加工的疲劳缺口系数应用于修正Neuber法,计算应力集中部位的局部应力应变。并对应变寿命曲线作以修正,大大提高了局部应力应变法估算高周疲劳寿命的精度。

动车组车轮疲劳性能估算研究

以某型动车组广泛使用的ER8C车轮为例,采用车轮辐板光滑试样测试常温以及-20℃,-40℃低温下车轮材料的疲劳极限,并定量分析尺寸系数和表面加工系数对车轮疲劳性能的影响。其中,在计算尺寸系数时基于车轮辐板厚度方向与其光滑试样径向受力状态相似的特点,取车轮疲劳强度最薄弱部位的辐板厚度为截面特征尺寸;在计算表面加工系数时基于Frost裂纹试样疲劳极限理论,不考虑表层应力状态对车轮疲劳性能的影响,仅考虑表面加工粗糙度对疲劳性能的影响。在此基础上,可估算出99%可靠度以及常温、低温条件下动车组车轮的疲劳极限。考虑到车轮钢与风电塔筒、轮毂等都属于碳素钢材料体系,借鉴风电行业广泛使用的结构寿命评估国际标准,可得到动车组车轮的应力—寿命曲线。