本文建立由铁路辙叉和列车车轮组成的三维弹-塑性有限元模型,研究高锰钢辙叉心轨的应力/应变场。文中考虑辙叉心轨在顶宽50mm处的两种服役状态——服役前期未发生加工硬化和服役后期发生加工硬化,分析加工硬化对心轨应力/应变大小和分布的影响。对服役加工硬化的情况,考虑到距离工作表面不同深度处辙叉材料性能的不同,将心轨局部模型分层,并设置各层的材料性能;对未发生加工硬化的情况,为模型设置均匀的材料性能。结果表明,两种服役状态下辙叉心轨的von Mises应力和等效塑性应变均随深度的增加先快速增大,然后逐渐减小;与服役初期相比,服役后期心轨的最大等效应力增大约23%,最大等效塑性应变则降低约40%;塑性变形区域也明显减小,这是由于心轨在服役加工硬化后屈服强度已大幅提高。因此,在很大程度上,服役后期的加工硬化起着抑制心轨顶面塌陷和飞边形成的作用。此外,与未加工硬化心轨相比,加工硬化后心轨的最大等效应变与工作表面的距离由0.8mm增大到了1.5mm,这表明易产生裂纹的位置有远离心轨表面的趋势。
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