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(yùn)用于我國提速車與重載車車軸制造。隨著我國鐵路運(yùn)輸已步入高速、重載時(shí)代，車軸作為關(guān)鍵部位其服役環(huán)境更加惡劣，載荷形式復(fù)雜多變，往往處于多種不同載荷形式的交替或復(fù)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(jìn)行疲勞可靠性與安全性分析時(shí)，為使結(jié)果更趨合理可信，應(yīng)當(dāng)將載荷形式的影響納入研究范疇進(jìn)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(jìn)行如下工作:
　　1.對LZ50車軸

2、鋼進(jìn)行了包括金相試驗(yàn)、機(jī)械性能試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)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(chǔ)。
　　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(fù)型試驗(yàn)，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(yàn)數(shù)據(jù)7組。試驗(yàn)結(jié)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(fù)型試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理擬合，可以發(fā)現(xiàn)無論哪種載荷形式下短裂紋擴(kuò)展率均出現(xiàn)兩次較為明顯的降速;當(dāng)短裂紋尺度突破珠光體“帶”狀結(jié)構(gòu)之后，其擴(kuò)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(jié)構(gòu)障礙的短裂紋擴(kuò)展模型對兩種載荷形式下的短裂紋擴(kuò)展率進(jìn)行擬合，擬合曲線與試驗(yàn)結(jié)果相近，擬合效果良好。引入載荷形式效應(yīng)系數(shù)CHTC-RB，為后續(xù)建立不同載荷形式之間裂紋擴(kuò)展行為的關(guān)聯(lián)提供