基于欧洲标准的车轴钢旋转弯曲疲劳试验李玮洁.pdf

基于欧洲标准的车轴钢旋转弯曲疲劳试验 李玮洁 李 凯 黄海明 （北京交通大学工程力学研究所，100044 ） 摘要 根据欧标BS EN 13261-2009+A1-2010，采用PWC-510 型旋转弯曲疲劳试验机，对 EA1T 车轴钢的光滑试样进行疲劳试验，结果表明：在室温条件下，尺寸效应和试件表面加 工程度对疲劳强度有影响，采用小子样升降法所得材料疲劳极限满足规范要求。 关键词：疲劳极限，车轴钢，欧标，尺寸效应，疲劳极限影响因素 一、 引言 车轴是铁道车辆部件中最重要的部件之一，根据长春轨道客车装备有限责任公司锻 造制品中心技术质量处的要求, 需要在15-35℃空气条件下，测定EA1T车轴小试样在旋 转状态下承受弯曲力矩时的疲劳性能是否符合EN13261[1]要求。随着铁道车辆的提速加 载及高速铁路的快速发展，车轴钢的疲劳裂纹现象以及由此引起的安全问题愈发突出， 研究其疲劳强度和推广疲劳设计有着十分重要的意义。基于欧标的车轴钢旋转弯曲疲劳 试验为推动车轴钢能够出口到欧洲提供了保障。 由于受到疲劳试验机型号的限制，国内所制造的试样尺寸与EN13261[1]标准有所差 异。为此，在处理数据过程中应将尺寸效应[2]考虑在内，以求得到准确结果。试验对EA1T 车轴用钢的光滑试样进行了高周旋转弯曲疲劳试验研究，利用小子样升降法[2]，并通过 统计方法最终得到结果。 二、 试验过程与结果分析 （实验数据已经过保密处理） 2.1 BS EN 13261-2009+A1-2010 标准 对于材料，试验在减小的试验样件上进行，其形状部取决于产品的几何形状。 ○1 表面光滑的试件疲劳极限表示为RfL A ○2 带凹槽的试件疲劳极限表示为RfE 表1 EN 13261 标准疲劳极限许可范围 RfL RfE q = RfL /RfE ≥250N/mm2 ≥170N/mm2 ≤1.47 2.2 材料疲劳性能 采用 PWC-510 型旋转弯曲疲劳试验机上进行试验测得：试样的抗拉强度σ = b 688MPa，试验样件的标称直径在出现裂纹的区域为d=8mm 。疲劳极限和抗拉强度的比 值σ /σ ≈0.47，疲劳极限预计值为 −1d b ‘ σ = 0.47σ = 333.36MPa −1 b 53 试验采用小子样升降法，升降图如图1 所示。根据实验结果采用统计方法，得到光 滑试样的疲劳极限为σ−1d = 304.257MPa , 370 failure 360 pass 350 a 340 P M