TBT3463-2016 鐵道車輛車輪強度評定方法

I 2規(guī)范性引用文件 3符號及計量單位 4載荷工況 25計算模型及材料參數(shù) 35.1計算模型 3 46強度校核準則 46.1強度校核要求 46.2靜強度校核準則 46.3疲勞強度校核準則 5附錄A(規(guī)范性附錄)車輪靜強度許用應(yīng)力和應(yīng)力變化量許用值 7A.1車輪靜強度許用應(yīng)力 7A.2車輪輻板應(yīng)力變化量許用值 7附錄B(資料性附錄)HES,型車輪計算示例 8B.1相關(guān)計算參數(shù)及輪軸結(jié)構(gòu)尺寸 8B.2有限元模型 9 9Ⅲ1鐵道車輛車輪強度評定方法本標準適用于標準軌距，軸重小于或等于32.5t的貨車和非踏面制動的客車用整體車輪的強度表1給出了各物理量的符號和計量單位。1比熱容2E帕3N4FN5g6h瓦每平方米攝氏度7λ瓦每米攝氏度8P9F米m1熱輸入時間秒8T瞬時溫度℃℃℃VWWP2單位符號μ泊松比第1主應(yīng)力帕第2主應(yīng)力帕第3主應(yīng)力帕靜強度等效應(yīng)力帕應(yīng)力變化量i=1,2;j=1,2帕輻板靜強度許用應(yīng)力帕輪輞內(nèi)側(cè)靜強度許用應(yīng)力帕輪輞靜強度許用應(yīng)力帕帕該工況的載荷見公式(1)~公式(2)。 (1) (2)該工況的載荷見公式(3)~公式(5)。 (3) (4) (5)工況3:道岔工況該工況的載荷見公式(6)~公式(8)。 (6) (8)該工況的載荷見公式(10)~公式(11)和表2。 (10)3 (13) (14)tW時間184 圖2中區(qū)域2和區(qū)域3,只對工況3進行校核。區(qū)域2為除區(qū)域3以外的輪輞，該區(qū)域所有點位，該區(qū)域所有點的靜強度VonMises等效應(yīng)力應(yīng)小于輪輞內(nèi)側(cè)的靜強度許用應(yīng)力，即：σ,<5不斷發(fā)生變化，即使載荷數(shù)值恒定不變，其上各點的應(yīng)力也將隨著車輪的轉(zhuǎn)動而呈交變應(yīng)力狀態(tài)。另一方面，車輪將經(jīng)歷各種不同的載荷工況(直線工況、曲線工況、道岔工況等),即使車輪不轉(zhuǎn)動，由于載荷工況的變化，各點的應(yīng)力也將呈交變應(yīng)力狀態(tài)。車輪各點的應(yīng)力由這兩種應(yīng)力的迭加而成。應(yīng)在車輪圓周n個斷面上依次施加工況1、工況2、工況3這三種載荷工況(每個斷面上都依次施加三種載荷),求解每個載荷工況下車輪的應(yīng)力場，車輪上每個點可得到3面數(shù)n越大，計算結(jié)果越精確，所施加的載荷面數(shù)n應(yīng)使得應(yīng)力變化量達到收斂。按照公式(19)~公 (19)△σμ=σzm-Oi2adt (20)△o??=G?imx-G2imi (21)△o?=σ?a-Omin (22)ojimn——上述3n組應(yīng)力張量中最大的o?;Oramn——在σ-所在的工況下的最大σ?(例如a為所有曲線工σnm——將上述3n組應(yīng)力張量分別向σ..方向投影，σ為這些投影值中的最小值；Oram——將上述3n組應(yīng)力張量分別向σ?..方向投影，σ,為這些投影值中的最小值；應(yīng)力投影值(o?),的計算見公式(23):某一節(jié)點的應(yīng)力張量6校核部位為圖2的區(qū)域1,該區(qū)域中各點的應(yīng)力變化量應(yīng)小于應(yīng)力變化量許用值，即Aa<不同鋼號車輪應(yīng)力變化量許用值[△o]見附錄A。附錄B給出了HES,型車輪計算示例。7(規(guī)范性附錄)車輪靜強度許用應(yīng)力和應(yīng)力變化量許用值A(chǔ).1車輪靜強度許用應(yīng)力符合TB/T1013的ZL-B和ZL-C、表A.1靜強度許用應(yīng)力A.2車輪輻板應(yīng)力變化量許用值車輪輻板進行噴丸強化處理或輻板表面粗糙度小于或等于3.2μm,符合TB/T1013的ZL-B和板應(yīng)力變化量許用值見附表A.2。CL60、ZL-B和ZL-C鋼號輻板應(yīng)力變化量許用值[Ao]為規(guī)范性數(shù)值，其他均為推薦性數(shù)8HES型車輪的結(jié)構(gòu)尺寸見圖B.1,RE?g型車軸結(jié)構(gòu)尺寸見圖B9采用有限元軟件進行計算。利用結(jié)構(gòu)和載荷的對稱性取1/2車輪和1/4根車軸建模。輪軸采用8節(jié)點六面體單元劃分，過盈配合采用接觸單元模擬。為了考察結(jié)果的收斂性，建立了兩種網(wǎng)格模型——細網(wǎng)格和粗網(wǎng)格。細網(wǎng)格整個模型共劃分為100020個單元，11單元長度為3mm左右、最大應(yīng)力變化量處沿厚度方向單元最小長度為1mm左右，1/2車輪圓周方向共劃分成60等分),有限元網(wǎng)格見圖B.3。粗網(wǎng)格整個模型共劃分為72616個單元、67230個節(jié)點(輻劃分成45等分)。單位為兆帕單位為兆帕網(wǎng)格模型各工況輻板最大VonMises等效應(yīng)力直線曲線直線制動曲線制動圖B.4溫度分布圖B.5直線工況VonMises等效應(yīng)力分布圖B.6曲線工況VonMises等效應(yīng)力分布圖B.7道岔工況VonMises等效應(yīng)力分布圖B.8制動熱載荷工況VonMises等效應(yīng)力分布..圖B.9制動熱載荷工況輪輞VonMises