机械工程学报

作者：周素霞, 曲直, 张昭, 吴毅

单位：1. 北京建筑大学机电与车辆工程学院 北京 100044;2. 北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室 北京 100044;3. 中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所 北京 100081

关键词：晶体塑性,外部缺陷,吉布斯自由能,裂纹萌生寿命；

基金：北京市自然科学基金资助项目(L211007)。

依据吉布斯自由能变化值作为疲劳裂纹萌生判据，构建缺陷车轴钢疲劳裂纹萌生寿命预测模型。通过疲劳试验探究EA4T车轴钢材料裂纹萌生变形机制，结合晶体塑性理论框架构建外部缺陷车轴有限元晶体模型，并结合疲劳试验与有限元仿真获取该晶体模型下的能效因子f。从微观角度对车轴缺陷附近应力场及结构变形进行分析，探究外部缺陷对车轴裂纹萌生寿命的影响。对环状划痕和菱形这两种缺陷车轴模型进行塑性应变能密度的标定和寿命预测。结果表明：环状划痕缺陷高应力集中范围更广，对材料组织结构产生的破坏范围更大，更容易发生疲劳破坏。环状划痕缺陷的裂纹萌生寿命低于菱形缺陷，缺陷面积大，对裂纹萌生寿命的影响更严峻。

来源：2025年第6期

《机械工程学报》期刊编辑部

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