高速列車車軸加工殘余應(yīng)力與疲勞壽命關(guān)系研究.pdf

1、近年來，隨著列車運(yùn)行速度不斷提高、中國高鐵“走出去”戰(zhàn)略進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)，高速列車的行駛安全性越來越受到關(guān)注。車軸是機(jī)車車輛走行機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件之一，對列車的運(yùn)行安全起著至關(guān)重要的作用。其中，EA4T車軸是一種歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN13261規(guī)定的高速、重載機(jī)車車輛用車軸，具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于國外地鐵及高速動(dòng)車組機(jī)車中。近幾年，我國已經(jīng)開始了EA4T車軸的研制并投入應(yīng)用。目前，在EA4T車軸加工制造過程中，缺乏刀具結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)對車軸表面

2、殘余應(yīng)力影響規(guī)律的系統(tǒng)研究，也缺乏表面殘余應(yīng)力與車軸疲勞壽命之間關(guān)系的準(zhǔn)確描述，嚴(yán)重制約著車軸高效高精度加工與服役壽命。論文研究了刀具結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)對EA4T車軸表面殘余應(yīng)力的影響規(guī)律，分析了機(jī)械滾壓、超聲滾壓對EA4T車軸表面殘余應(yīng)力的改善規(guī)律以及表面殘余應(yīng)力與車軸疲勞壽命的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)EA4T車軸高效生產(chǎn)制造，提高車軸疲勞壽命，保障列車的行駛安全性。
　　選取國內(nèi)外著名廠家刀具（不同廠家刀具的刀具結(jié)構(gòu)不同，如刀尖圓弧半徑等），采

3、用正交試驗(yàn)，進(jìn)行EA4T車軸車削加工工藝研究。使用X射線殘余應(yīng)力檢測儀測量獲得車削加工表面殘余應(yīng)力值，并對測量結(jié)果進(jìn)行極差、方差分析，得到刀具結(jié)構(gòu)（刀尖圓弧半徑）、工藝參數(shù)（切削速度、進(jìn)給量、切削深度）對車削加工表面殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。
　　對EA4T車軸表面進(jìn)行機(jī)械滾壓與超聲滾壓試驗(yàn)研究。對比不同滾壓工藝在改善車軸表面殘余應(yīng)力方面的差異，獲得滾壓工藝參數(shù)（滾壓速度、進(jìn)給速度、滾壓深度、滾壓道次）對表面殘余應(yīng)力的改善規(guī)律。

4、　　對EA4T車軸表面材料進(jìn)行自動(dòng)球壓痕試驗(yàn)與壓痕過程的有限元仿真分析，確立材料本構(gòu)關(guān)系模型?；诖吮緲?gòu)關(guān)系模型建立三維滾壓模型進(jìn)行滾壓過程的有限元仿真分析，得到滾壓參量對表面殘余應(yīng)力的影響規(guī)律，研究滾壓工藝改善表面殘余應(yīng)力的作用機(jī)理。
　　進(jìn)行不同殘余應(yīng)力疲勞試件在不同加載方式（拉壓載荷、純彎曲載荷）條件下的疲勞壽命試驗(yàn)。繪制不同殘余應(yīng)力車軸材料S-N曲線，得到不同加載方式材料疲勞壽命之間的關(guān)系。最后，進(jìn)行車軸材料疲勞壽命的仿真