1、車輪是列車轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)最重要的組成部分，也是列車服役條件最苛刻的部件，是關(guān)系列車運(yùn)行安全的重要構(gòu)件。隨著列車運(yùn)行速度的提高，對車輪的安全性、可靠性提出了更大挑戰(zhàn)。分析高速動(dòng)車組車輪的失效機(jī)理、評價(jià)在役車輪安全性，對于保證列車運(yùn)行安全具有十分重要的意義。
　　本文圍繞車輪服役過程中的典型失效形式（輞裂），對動(dòng)車組車輪疲勞壽命及可靠性靈敏度問題展開研究，具體內(nèi)容如下：
　　首先，考慮輪軌接觸的彈塑性問題，分析了輪軌接觸區(qū)附近輪輞的

2、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。通過輪軌接觸的彈塑性有限元分析，得知輪軌接觸表面及其附近輪輞內(nèi)部存在應(yīng)力集中，且應(yīng)力值大于輪輞材料的屈服極限，應(yīng)力集中區(qū)產(chǎn)生了一定的塑性變形，塑性變形最大的位置在輪輞內(nèi)部，因此該位置附近容易產(chǎn)生輞裂。
　　其次，對直道、彎道和道岔工況的動(dòng)車組車輪疲勞壽命進(jìn)行了估計(jì)。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定了車輪運(yùn)行過程中的載荷工況，進(jìn)而編制了車輪在不同工況下的載荷譜。借助有限元軟件獲得了輪輞危險(xiǎn)部位的應(yīng)力譜，結(jié)合輪輞材料的S-N曲線和Mi

3、ner法則估計(jì)了不同工況下輪輞的疲勞壽命。結(jié)果表明道岔工況對輪輞壽命影響較為嚴(yán)重，而直道和彎道工況的影響相對較小。
　　然后，分析了夾雜物的類型、分布位置、大小和聚集狀態(tài)對輪輞局部應(yīng)力和裂紋形核的影響規(guī)律。通過比較硬質(zhì)夾雜物 AL2O3和軟質(zhì)夾雜物 MnS在不同大小和位置時(shí)對輪輞局部應(yīng)力的影響，得知夾雜物的類型、分布位置和大小均對輪輞局部應(yīng)力產(chǎn)生影響，在夾雜物附件產(chǎn)生應(yīng)力集中，由應(yīng)力集中引發(fā)的夾雜物本身破裂或夾雜物周圍輪輞基體產(chǎn)生

4、的滑移帶和空穴是疲勞裂紋成核的主要過程，疲勞裂紋會(huì)在此基礎(chǔ)上形成并不斷擴(kuò)展，直至輪輞破裂失效。
　　最后，分析了夾雜物的分布位置、材料屬性和形狀大小對輪輞可靠性的影響程度。運(yùn)用Monte Carlo可靠性分析方法，以足夠的樣本數(shù)目為保障，對含夾雜物的車輪輪輞的可靠性靈敏度進(jìn)行分析，得知輪輞可靠性受夾雜物位置的影響最大，其次是夾雜物材料屬性，而夾雜物大小對其影響較小。
　　本文的研究內(nèi)容可為進(jìn)一步建立動(dòng)車組車輪的可靠性評價(jià)模型