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本文建立由鐵路轍叉和列車車輪組成的三維彈-塑性有限元模型,研究高錳鋼轍叉心軌的應(yīng)力/應(yīng)變場(chǎng)。文中考慮轍叉心軌在頂寬50mm處的兩種服役狀態(tài)——服役前期未發(fā)生加工硬化和服役后期發(fā)生加工硬化,分析加工硬化對(duì)心軌應(yīng)力/應(yīng)變大小和分布的影響。對(duì)服役加工硬化的情況,考慮到距離工作表面不同深度處轍叉材料性能的不同,將心軌局部模型分層,并設(shè)置各層的材料性能;對(duì)未發(fā)生加工硬化的情況,為模型設(shè)置均勻的材料性能。結(jié)果表明,兩種服役狀態(tài)下轍叉心軌的von Mises應(yīng)力和等效塑性應(yīng)變均隨深度的增加先快速增大,然后逐漸減小;與服役初期相比,服役后期心軌的最大等效應(yīng)力增大約23%,最大等效塑性應(yīng)變則降低約40%;塑性變形區(qū)域也明顯減小,這是由于心軌在服役加工硬化后屈服強(qiáng)度已大幅提高。因此,在很大程度上,服役后期的加工硬化起著抑制心軌頂面塌陷和飛邊形成的作用。此外,與未加工硬化心軌相比,加工硬化后心軌的最大等效應(yīng)變與工作表面的距離由0.8mm增大到了1.5mm,這表明易產(chǎn)生裂紋的位置有遠(yuǎn)離心軌表面的趨勢(shì)。
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