机械工程学报

作者：尹敏轩, 朱涛, 杨冰, 徐京涛, 王超, 肖守讷

单位：西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都 610031

关键词：重载货车钩舌,疲劳断裂,可靠性,服役寿命,临界裂纹尺寸,显著性检验,疲劳损伤；

基金：国家自然科学基金（51675446）、四川省科技计划（2019YJ0216）和牵引动力国家重点实验室自主课题（2017TPL_Z1）资助项目。

铁路重载货车牵引吨位增加导致钩舌裂纹率急剧上升，现有针对钩舌疲劳断裂的研究还缺乏试验和理论支撑，因此有必要开展基于可靠性的钩舌（16H型）疲劳断裂寿命研究。基于线路实测载荷谱开展了系统的钩舌疲劳断裂台架试验，利用可靠性理论研究钩舌疲劳断裂寿命，然后从疲劳损伤分布的角度，对钩舌危险部位的损伤分布进行了深入分析，实现了与台架试验结果的相互印证。结果表明，在纵向冲击载荷作用下，钩舌主要呈现下牵引凸缘断裂和内腕面断裂两种失效形式，其中下牵引凸缘根部临界裂纹尺寸表面长度为60 mm，深度为23 mm，内腕面临界裂纹长度为90 mm；在99.9%可靠度下，钩舌断裂寿命为47.5万km；钩舌内腕面疲劳断裂寿命是下牵引凸缘断裂情况下疲劳断裂寿命的1.04～1.75倍，寿命差异除偶然误差外还同时存在条件误差；钩舌最大损伤位于下牵引凸缘根部距离内腕面一侧42 mm处，上牵引凸缘根部损伤小于下牵引凸缘根部，内腕面损伤最小，但出现疲劳裂纹的范围最大，易同时萌生多段小裂纹导致断裂。研究工作对重载货车钩舌维修策略的制定和应用安全性具有重要的理论和工程指导价值。

来源：2021年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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