兩種載荷形式下車軸鋼短裂紋行為對比研究.pdf

1、LZ50車軸鋼廣泛運用于我國提速車與重載車車軸制造。隨著我國鐵路運輸已步入高速、重載時代，車軸作為關鍵部位其服役環(huán)境更加惡劣，載荷形式復雜多變，往往處于多種不同載荷形式的交替或復合作用下，可能造成同一材料表現(xiàn)出不同的抗疲勞能力。在進行疲勞可靠性與安全性分析時，為使結果更趨合理可信，應當將載荷形式的影響納入研究范疇進行考慮。本文圍繞LZ50車軸鋼在軸向拉壓和旋轉(zhuǎn)彎曲兩種載荷形式下的短裂紋行為研究進行如下工作:
　　1.對LZ50車軸

2、鋼進行了包括金相試驗、機械性能試驗和硬度試驗在內(nèi)的基本材料性能測試，為后期短裂紋行為研究提供了基礎。
　　2.完成了軸向拉壓和旋轉(zhuǎn)彎曲兩種載荷形式下的疲勞短裂紋復型試驗，其中軸向拉壓載荷下獲得有效試樣數(shù)據(jù)6組，旋轉(zhuǎn)彎曲載荷下獲得有效試驗數(shù)據(jù)7組。試驗結果表明，疲勞短裂紋一般萌生于鐵素體晶界或者硬度相對較低的鐵素體晶粒內(nèi)部。
　　3.完成了斷口SEM觀測，軸向拉壓載荷與旋轉(zhuǎn)彎曲載荷下的疲勞斷口均具有較典型的疲勞斷口形貌特征，且

3、因載荷形式不同，宏觀上存在一定差異。
　　4.對復型試驗數(shù)據(jù)進行整理擬合，可以發(fā)現(xiàn)無論哪種載荷形式下短裂紋擴展率均出現(xiàn)兩次較為明顯的降速;當短裂紋尺度突破珠光體“帶”狀結構之后，其擴展規(guī)律波動不再顯著，行為趨于長裂紋。
　　5.基于考慮多微觀結構障礙的短裂紋擴展模型對兩種載荷形式下的短裂紋擴展率進行擬合，擬合曲線與試驗結果相近，擬合效果良好。引入載荷形式效應系數(shù)CHTC-RB，為后續(xù)建立不同載荷形式之間裂紋擴展行為的關聯(lián)提供