机械工程学报

作者：林龙飞, 王宝雨, 郭威, 彭文飞, 吴晓成, 黄明辉

单位：1. 宁波大学机械工程与力学学院 宁波 315211;2. 宁波工程学院机械与汽车工程学院 宁波 315211;3. 北京科技大学机械工程学院 北京 100083

关键词：楔横轧,火车轴,芯部损伤,混合损伤准则,参数优化；

基金：国家科技部重点研发计划资助项目(2018YFB1307900)。

因楔横轧存在芯部裂纹趋势，采用试验与仿真相结合方式对比分析了有裂纹、无裂纹情况下轧件各向应力、应力三轴度、材料温度的分布情况，揭示了主导芯部损伤的关键因素。考虑非等温复杂应力状态对楔横轧芯部损伤的作用机制，提出了耦合第一主应力、最大剪应力、平均应力、应力三轴度与变形温度的新型混合损伤准则，预测了不同工艺参数下的芯部损伤值。基于回归分析求解了芯部损伤与工艺参数的数学方程，建立了判别芯部裂纹条件的临界工艺参数窗口。结果表明：芯部材料在成形过程中受到横向拉应力和轴向拉应力，且芯部温度明显高于外层，从而芯部最容易产生裂纹缺陷；准则预测结果符合楔横轧芯部损伤大于外层的特点，其损伤分布云图也与轧件实际疏松形貌一致，相对预测精度为1.004%；在一定范围内，楔横轧芯部损伤随着成形角增大而减小，随展宽角增大而增大，随断面收缩率增大先增大后减小。研究结果为楔横轧轴类件降低损伤提供了预测准则和参数优化方法。

来源：2025年第12期

《机械工程学报》期刊编辑部

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