[發(fā)明專利]鐵路車軸修正KT圖的獲取方法及損傷容限設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611200211.5
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106596148B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳圣川;羅艷;徐忠偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G01M17/10
• 分類號: G01M17/10
• 代理公司: 成都高遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李安霞;曾克

1.鐵路車軸修正KT圖的獲取方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、基于名義應(yīng)力方法選取至少3根以上的全尺寸車軸進(jìn)行臺架疲勞試驗(yàn)，得到疲勞極限σ_c，把σ_c所對應(yīng)的缺陷尺寸設(shè)為d₁，d₁＝10d，其中d為平均晶粒尺度或微結(jié)構(gòu)障礙長度；

步驟二、在i根取樣車軸的研究部位切割出深度為0.5～2mm的垂直于軸線的半橢圓形裂紋，然后對這i根車軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞加載臺架試驗(yàn)，使所述半橢圓形裂紋擴(kuò)展，擴(kuò)展后的裂紋對應(yīng)的深度為a_i，利用公式(1)在logΔσ～loga坐標(biāo)系上繪制出一條直線A，所述直線A的最高點(diǎn)對應(yīng)的橫坐標(biāo)為logd₂；

式(1)中，ΔK_th為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值，a_i為第i根車軸對應(yīng)的裂紋實(shí)時(shí)長度，Δσ_i為名義應(yīng)力幅值，d₂為臨界長裂紋長度；

步驟三、在logΔσ～loga坐標(biāo)系上繪制一條平行于橫坐標(biāo)的直線B，所述直線B的縱坐標(biāo)值為logσ_c；

步驟四、利用公式(2)在logΔσ～loga坐標(biāo)系上擬合出裂紋長度d₁～d₂之間的輪廓線：

式(2)中，a₀為本征裂紋長度，loga₀等于直線A與直線B的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)值；

步驟五、繪制0～d₁之間的輪廓線：

第一步、在j根取樣車軸的研究部位切割出深度為0.5～2mm的垂直于軸線的半橢圓形裂紋，然后在100～200N載荷范圍內(nèi)對這j根取樣車軸進(jìn)行臺架疲勞試驗(yàn)，獲得深度為a_j的裂紋；

第二步、測定裂紋長度a_j所對應(yīng)的臨界應(yīng)力幅Δσ_0j；

第三步、根據(jù)a_j和Δσ_0j，在logΔσ～loga坐標(biāo)系上繪出0～d₁之間的輪廓線，獲得考慮短裂紋效應(yīng)的修正KT圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟二和步驟五中采用電火花切割出裂紋。

3.考慮疲勞短裂紋效應(yīng)的空心車軸損傷容限設(shè)計(jì)方法，其特征在于：它是基于權(quán)利要求1或2獲得的修正KT圖進(jìn)行設(shè)計(jì)的，包括以下步驟，從車軸上測得裂紋的長度，如果車軸所處的狀態(tài)在修正KT圖的包絡(luò)線之內(nèi)，則該車軸處于安全的狀態(tài)；如果車軸所處的狀態(tài)不在修正KT圖的包絡(luò)線之內(nèi)，則對該車軸的疲勞壽命進(jìn)行評估。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述車軸的疲勞壽命＝長裂紋擴(kuò)展壽命+短裂紋萌生壽命，根據(jù)Paris公式積分獲得長裂紋擴(kuò)展壽命。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：根據(jù)車軸運(yùn)行狀態(tài)、大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及經(jīng)濟(jì)可靠性指標(biāo)，預(yù)測車軸整體服役壽命，制定合適的檢修周期。