轮胎疲劳失效研究综述
轮机材料疲劳性能的实验与分析与研究
轮机材料疲劳性能的实验与分析与研究在现代航运业中，轮机作为船舶的核心动力系统，其可靠性和安全性至关重要。
而轮机材料的疲劳性能则是影响轮机长期稳定运行的关键因素之一。
为了深入了解轮机材料的疲劳特性，提高轮机的使用寿命和可靠性，进行相关的实验、分析与研究具有重要的现实意义。
一、轮机材料疲劳性能的重要性轮机在运行过程中，其零部件会不断承受循环载荷的作用。
长时间的循环载荷可能导致材料内部出现微小裂纹，并逐渐扩展，最终引发零部件的失效。
这种由于疲劳导致的失效往往具有突发性，难以提前预测，一旦发生可能会造成严重的后果，如船舶失去动力、发生事故等。
因此，了解轮机材料的疲劳性能，对于保障船舶的安全航行和降低运营成本具有极其重要的意义。
二、实验方法与设备为了准确评估轮机材料的疲劳性能，需要采用一系列科学的实验方法和先进的实验设备。
（一）疲劳实验方法常见的疲劳实验方法包括旋转弯曲疲劳实验、拉压疲劳实验和扭转疲劳实验等。
其中，旋转弯曲疲劳实验因其简单易行且能够较好地模拟实际工况，被广泛应用于轮机材料的疲劳性能研究。
（二）实验设备实验通常在专门的疲劳试验机上进行。
这些试验机能够精确控制加载的应力幅、频率和循环次数等参数，并实时监测试样的应变和位移等数据。
三、实验过程与结果（一）试样制备首先，需要根据相关标准制备疲劳试样。
试样的形状、尺寸和表面质量都会对实验结果产生影响。
通常，试样会被加工成圆柱形或矩形，表面经过精细的打磨和抛光处理，以减少表面缺陷对实验结果的干扰。
（二）加载条件设置根据实际工况和研究目的，确定加载的应力幅、平均应力、频率和环境温度等参数。
不同的加载条件会导致材料表现出不同的疲劳性能。
（三）实验结果在实验过程中，通过试验机记录试样的疲劳寿命（即试样在特定加载条件下发生断裂所经历的循环次数）。
同时，还可以观察试样断口的形貌特征，分析裂纹的起始位置、扩展路径和断裂方式等。
四、实验结果分析（一）疲劳寿命曲线通过对大量实验数据的整理和分析，可以绘制出材料的疲劳寿命曲线（SN 曲线）。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析一、概述CRH2动车组是中国铁路的一种高速动车组列车，它采用了直流传动、气动制动和通信信号一体化控制技术，具有较高的速度和安全性。
在CRH2动车组中，拖车车轮是承载列车重量和传递牵引力的重要组成部分。
车轮在运行中承受着巨大的压力和摩擦力，容易出现疲劳破损，影响列车的安全和运行效率。
对CRH2拖车车轮滚动接触疲劳进行分析和研究具有重要意义。
二、车轮滚动接触疲劳原理车轮滚动接触疲劳是指车轮在运行过程中，由于受到重复的载荷和挤压作用而产生的疲劳破坏现象。
当列车行驶时，车轮与钢轨之间的接触面承受了动态载荷，并伴随着滚动和滑动摩擦。
这种接触面的疲劳破坏会导致车轮的表面裂纹和断裂，从而影响列车的安全和稳定性。
三、车轮滚动接触疲劳分析方法1.数值模拟分析：利用有限元分析方法对车轮受力情况进行模拟计算，分析车轮在不同载荷和速度条件下的应力分布和疲劳寿命。
通过模拟分析，可以有效预测车轮的疲劳破坏情况，提前发现潜在问题。
2.实验测试分析：通过实验测试，采集车轮在运行过程中的振动、温度和位移等数据，对车轮的疲劳破坏进行监测和分析。
实验测试可以全面了解车轮的实际工作状态，为疲劳分析提供真实可靠的数据支持。
3.材料力学分析：对车轮材料的力学性能进行分析和测试，确定其硬度、强度、韧性等参数，评估车轮在滚动接触疲劳下的承载能力和疲劳寿命。
材料力学分析是车轮疲劳分析的基础和关键。
五、疲劳分析结论与建议通过CRH2拖车车轮滚动接触疲劳分析，可以得出结论：车轮在高速行驶和紧急制动等特殊工况下，容易产生应力集中和疲劳裂纹，存在一定的疲劳破坏风险。
在此基础上，提出以下建议：1.加强车辆维护保养，及时对车轮进行检查和更换，避免因车轮疲劳破损引发的安全事故。
2.优化车轮材料和工艺，提高车轮的抗疲劳性能和使用寿命，降低疲劳破坏风险。
3.优化列车运行参数和控制策略，减少车轮的应力集中和疲劳破坏，提高列车的安全和稳定性。
《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》范文
《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀性及良好的铸造性能等特点，正被广泛应用在各类汽车中。
因此，铝合金车轮的性能、可靠性及寿命成为研究者们关注的重点。
而双轴疲劳试验作为一种有效评估车轮力学性能的方法，具有显著的研究价值。
鉴于此，本文以铝合金车轮为研究对象，开展双轴疲劳试验的数值模拟研究。
通过该方法，不仅可以有效地模拟真实工况下的车轮运行情况，而且能更加深入地理解和掌握车轮在各种工况下的疲劳性能。
二、铝合金车轮的特性和应用铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀性等特性，被广泛应用于现代汽车制造中。
其独特的物理和化学性质使得它成为汽车零部件制造的理想材料。
然而，由于使用环境复杂多变，铝合金车轮在长期使用过程中可能会产生疲劳损伤，甚至出现断裂等严重问题。
因此，对铝合金车轮的疲劳性能进行深入研究，对于提高其使用寿命和保证行车安全具有重要意义。
三、双轴疲劳试验及其数值模拟方法双轴疲劳试验是一种通过模拟车轮在实际行驶过程中所受的力，来评估车轮力学性能的试验方法。
这种方法能够真实地反映车轮在各种工况下的工作状态，包括纵向和横向的应力、应变等。
而数值模拟则可以通过建立精确的数学模型，对双轴疲劳试验进行模拟和预测。
本文采用有限元法进行数值模拟。
首先，根据铝合金车轮的实际尺寸和结构，建立精确的三维模型。
然后，通过设定合理的材料属性、边界条件和载荷条件，对模型进行网格划分和求解。
最后，通过后处理程序对结果进行分析和可视化，从而得到车轮在双轴疲劳试验中的应力、应变等数据。
四、铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究在本研究中，我们通过数值模拟的方法，对铝合金车轮进行了双轴疲劳试验的模拟。
我们首先设定了多种不同的工况，包括不同的载荷、速度和温度等条件。
然后，通过有限元法对这些工况下的车轮进行了详细的模拟和分析。
我们的研究结果显示，铝合金车轮在双轴疲劳试验中，其应力、应变等数据呈现出明显的规律性。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析1. 引言1.1 研究背景CRH2动车组是中国高速铁路的重要交通工具，其拖车车轮滚动接触疲劳问题一直备受关注。
随着高铁运营速度的不断提高和运营里程的增加，车轮滚动接触疲劳问题对列车运行安全和运行成本产生了重要影响。
研究背景中，我们需要考虑到CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳问题的研究历史、现状以及存在的问题和挑战。
在过去的研究中，人们对车轮滚动接触疲劳问题进行了不少探讨，但随着高铁运营条件的不断演变和高铁技术的不断进步，需要重新审视并深入探讨这一问题。
车轮滚动接触疲劳是指车轮与轨道接触时由于频繁的滚动和受力作用而导致的裂纹与断裂现象。
了解车轮滚动接触疲劳的原理及影响因素，对于提高列车运行安全性和减少运营成本至关重要。
本研究旨在对CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳进行深入分析，为优化车辆设计和提高运行安全性提供理论支持和技术参考。
1.2 研究目的研究目的是为了对CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳进行深入分析和研究，探讨其疲劳寿命预测模型及优化方法。
通过对车轮滚动接触疲劳原理和影响因素的分析，结合试验方法与结果分析，建立疲劳寿命预测模型，为车轮的使用和维护提供科学依据。
通过疲劳寿命优化方法的探讨，可以有效延长车轮的使用寿命，提高运输效率，减少成本。
研究的最终目的是为了提高CRH2动车组的运行安全性和可靠性，为铁路运输的发展做出贡献。
通过研究车轮滚动接触疲劳的相关问题，可以为铁路行业提供技术支持和参考，对于提高铁路运输设备的性能和效率具有重要意义。
1.3 研究意义研究意义是本文的重要部分之一，对于CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳的分析具有重要意义。
首先，通过对车轮滚动接触疲劳的研究，可以帮助我们更好地了解车辆运行中可能出现的问题和隐患，有助于提高车辆的安全性和可靠性。
其次，疲劳是材料在动态载荷作用下引起的破坏过程，疲劳寿命的研究不仅可以帮助我们延长车轮的使用寿命，还可以节约维护成本，提高整个铁路运输系统的效益。
《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》范文
《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金车轮因其轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，逐渐成为汽车制造领域的主流选择。
然而，铝合金车轮在实际使用过程中，特别是在复杂多变的道路条件下，会受到各种形式的应力与疲劳损伤。
因此，对铝合金车轮的疲劳性能进行深入研究，对于提高车轮的使用寿命和安全性具有重要意义。
本文旨在通过数值模拟的方法，对铝合金车轮双轴疲劳试验进行深入研究，以期为车轮的设计与制造提供理论支持。
二、铝合金车轮材料与结构特性铝合金车轮具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，其材料特性主要表现在高弹性模量、低密度、良好的延展性和加工性。
此外，铝合金车轮的结构设计也对其性能有着重要影响。
在双轴疲劳试验中，车轮所受的应力分布、传递和扩散均与车轮的结构特性密切相关。
三、双轴疲劳试验原理及方法双轴疲劳试验是一种模拟车轮在实际使用过程中所受应力与变形的试验方法。
在试验中，通过施加双轴向的交变载荷，模拟车轮在道路行驶过程中的各种应力状态。
通过观察和分析试验过程中车轮的应力分布、变形情况以及疲劳损伤程度，可以评估车轮的疲劳性能。
四、数值模拟方法及模型建立数值模拟是研究铝合金车轮双轴疲劳试验的有效手段。
通过建立精确的有限元模型，可以模拟双轴疲劳试验过程中车轮的应力分布、变形情况以及疲劳损伤程度。
在模型建立过程中，需要考虑材料的非线性、弹塑性等特性，以及边界条件、接触关系等因素。
此外，还需要对模型进行验证和优化，以确保模拟结果的准确性。
五、数值模拟结果分析通过对铝合金车轮双轴疲劳试验的数值模拟，可以得到车轮在各种工况下的应力分布、变形情况以及疲劳损伤程度。
通过对模拟结果的分析，可以得出以下结论：1. 铝合金车轮在双轴疲劳试验中，应力主要集中在轮辐与轮盘的连接处以及轮盘的外缘部分。
这些区域的应力集中现象会导致车轮的疲劳损伤加速。
2. 在不同的工况下，铝合金车轮的应力分布和变形情况有所不同。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析1. 引言1.1 研究背景动车组在现代铁路运输中扮演着重要的角色，其安全性和可靠性是保障铁路运输顺畅的关键因素之一。
而动车组的车轮滚动接触疲劳是影响动车组安全运行的重要问题之一。
在列车运行过程中，车轮与轨道接触会产生滚动磨损，长时间的运行会导致车轮表面疲劳裂纹和损伤，最终影响车轮的安全性和运行稳定性。
针对CRH2动车组的车轮滚动接触疲劳问题，有必要开展深入研究和分析，以解决这一问题并提高动车组的运行安全性和寿命。
通过系统地分析车轮滚动接触疲劳的原理和影响因素，可以为制定有效的防护和维护措施提供科学依据。
对CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳进行分析研究具有重要的理论和实践意义，对提高动车组的运行效率和安全保障具有积极的推动作用。
1.2 研究目的研究目的是为了深入了解CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳的机理，探讨影响车轮疲劳寿命的因素，提出相应的改进措施以提高车轮的使用寿命和安全性。
通过分析车轮疲劳损伤的原因和规律，可以为制定维护保养计划、优化车轮设计提供理论支持和实验依据。
研究车轮的滚动接触疲劳特性还可以为铁路运输安全和效率提供重要的参考依据，为进一步提升中国高铁运行的水平和品质做出贡献。
通过对CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳的分析研究，可以揭示其内在机理，探讨解决方案，为提升铁路运输安全和效率提供理论指导和技术支持。
1.3 研究意义车轮滚动接触疲劳是动车组运行过程中不可避免的问题，其发生可能会对列车的安全性和运行稳定性造成影响。
对CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳进行分析具有重要的研究意义。
研究CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳有助于深入了解车轮在实际运行中的工作状态和性能表现。
通过对疲劳特性的深入研究，可以为改进车轮设计、制造工艺和维护保养提供重要参考，进而提高车轮的使用寿命和运行安全性。
研究CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳可以为相关领域提供有益的经验总结和技术积累。
《2024年铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》范文
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》篇一一、引言铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀性强和良好的成形性等特点，在汽车工业中得到了广泛应用。
然而，其在实际使用中经常面临弯曲疲劳的问题，导致失效和安全隐患。
因此，对铝合金车轮的弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究显得尤为重要。
本文旨在探讨铝合金车轮在弯曲疲劳实验中的失效模式，并对其工艺进行深入研究。
二、铝合金车轮弯曲疲劳实验方法及设备铝合金车轮的弯曲疲劳实验主要借助专用的实验设备进行，如轮毂弯曲测试机等。
通过设定一定的加载速度、位移、循环次数等参数，模拟车轮在实际使用中的受力情况。
在实验过程中，记录下数据，包括加载力、位移、循环次数等，以及车轮的形变情况。
三、铝合金车轮弯曲疲劳实验失效模式分析经过大量的实验数据收集与分析，铝合金车轮的弯曲疲劳失效模式主要有以下几种：1. 表面裂纹：在反复的弯曲过程中，车轮表面可能出现裂纹，这是由于材料表面受到的应力超过了其承受极限。
2. 内部断裂：由于材料内部存在缺陷或应力集中现象，导致在长时间的弯曲过程中出现内部断裂。
3. 形变过大：车轮在持续的弯曲作用下，其形状可能发生永久性的变化，超过了一定的范围。
四、铝合金车轮的工艺研究针对铝合金车轮的失效模式，我们需要对其生产工艺进行优化。
主要的工艺包括材料选择、铸造工艺、热处理等。
1. 材料选择：选择具有高强度、高韧性和良好抗疲劳性能的铝合金材料。
2. 铸造工艺：优化铸造过程中的温度控制、模具设计等，减少内部应力集中和缺陷的产生。
3. 热处理：对铸造后的车轮进行适当的热处理，提高材料的性能。
五、工艺优化建议与实验验证根据上述的工艺研究，我们提出以下优化建议：1. 选择更加优质的铝合金材料。
2. 对铸造过程进行精细化控制，如优化温度控制范围、模具材料及设计等。
3. 对车轮进行适当的热处理，如淬火和回火等，提高其力学性能和抗疲劳性能。
为了验证这些优化建议的有效性，我们进行了对比实验。
《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》范文
《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，车轮作为汽车的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到汽车的安全性和舒适性。
铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀、散热性好等优点，在汽车制造领域得到了广泛应用。
然而，车轮在实际使用过程中会受到各种复杂载荷的作用，尤其是双轴疲劳载荷，对其性能提出了严峻的挑战。
因此，对铝合金车轮双轴疲劳试验进行数值模拟研究，对于提高车轮的性能和延长其使用寿命具有重要意义。
二、铝合金车轮的特性和应用铝合金车轮具有轻量化、耐腐蚀、散热性好等优点，使得其在汽车制造领域得到了广泛应用。
铝合金车轮的制造过程包括材料选择、设计、铸造、机械加工等多个环节，每个环节都对车轮的性能产生影响。
铝合金车轮的力学性能、抗疲劳性能和抗冲击性能等是其应用的关键因素。
三、双轴疲劳试验概述双轴疲劳试验是一种模拟车轮在实际使用过程中所受复杂载荷的试验方法。
通过双轴疲劳试验，可以了解车轮在复杂载荷作用下的力学性能、疲劳寿命和失效模式等信息。
双轴疲劳试验主要包括加载方式、试验条件、数据采集与分析等环节。
四、数值模拟方法及模型建立数值模拟是研究双轴疲劳试验的重要手段。
通过对铝合金车轮的双轴疲劳试验进行数值模拟，可以了解车轮在复杂载荷作用下的应力分布、变形情况以及疲劳损伤等情况。
在数值模拟过程中，需要建立准确的有限元模型，包括材料属性、边界条件、加载方式等。
同时，还需要选择合适的数值模拟方法，如有限元法、边界元法等。
五、模拟结果与分析通过对铝合金车轮双轴疲劳试验的数值模拟，可以得到车轮在复杂载荷作用下的应力分布、变形情况以及疲劳损伤等信息。
这些信息可以帮助我们了解车轮的性能和失效模式，为优化设计提供依据。
同时，通过对比模拟结果和实际试验结果，可以验证数值模拟方法的准确性和可靠性。
六、优化设计与应用前景基于数值模拟结果，可以对铝合金车轮进行优化设计，提高其性能和延长其使用寿命。
优化设计主要包括材料选择、结构设计、制造工艺等方面的改进。
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》范文
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，车轮作为车辆重要的承载与运动部件，其质量和性能直接影响着汽车的安全性、稳定性和使用寿命。
铝合金车轮以其轻质、高强、耐腐蚀等特性，逐渐成为现代汽车车轮的首选材料。
然而，在实际使用过程中，铝合金车轮可能会遭受弯曲疲劳等复杂工况的考验，导致其出现失效现象。
因此，对铝合金车轮的弯曲疲劳实验失效分析以及工艺研究显得尤为重要。
二、铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析1. 实验设计与实施为研究铝合金车轮在弯曲疲劳工况下的失效模式和机理，我们设计了一套系统的弯曲疲劳实验方案。
该方案包括设定合理的实验参数，如加载方式、加载频率、加载幅度等，以模拟车轮在实际使用中可能遭遇的工况。
2. 失效模式分析通过一系列的弯曲疲劳实验，我们发现铝合金车轮的失效模式主要包括轮辐裂纹、轮毂松动、轮缘变形等。
其中，轮辐裂纹是铝合金车轮最常见的失效模式，其产生的原因主要是材料内部缺陷、应力集中等因素。
3. 失效机理研究针对铝合金车轮的失效机理，我们进行了深入的研究。
研究发现，铝合金车轮在弯曲疲劳过程中，由于交变应力的作用，材料内部会产生微裂纹，这些微裂纹随着循环次数的增加而扩展，最终导致车轮失效。
此外，材料的不均匀性、热处理工艺等因素也会影响车轮的疲劳性能。
三、铝合金车轮工艺研究针对铝合金车轮的弯曲疲劳失效问题，我们提出了一系列的工艺改进措施。
1. 材料选择与优化选择高强度、高韧性的铝合金材料，并通过合理的合金成分设计，提高材料的抗疲劳性能。
此外，通过细化晶粒、优化热处理工艺等手段，进一步提高材料的综合性能。
2. 优化车轮结构针对铝合金车轮的失效模式，优化车轮结构，如增加轮辐的厚度、改变轮辐的形状等，以改善应力分布，提高车轮的抗疲劳性能。
3. 改进制造工艺采用先进的制造工艺，如精密铸造、挤压成型等，确保车轮的尺寸精度和表面质量。
同时，通过优化热处理工艺，提高材料的硬度和耐磨性。
重型汽车制动轮毂疲劳断裂失效分析
１ 、情况介绍
ＱＴ ４ ５ ０ ． １ ０ ，采 用铸 态工 艺 。为 了减 少经 济损 失 ，避 免此类 事件 再 次发 生 ，本文 对制 动轮 毂进 行 了断裂 成 因分 析 。
２ 、理 化 检 验
２ ． １ 宏观检 查
断裂 制动 轮毂 零件 沿 轮胎连 接 螺栓 处呈 环状 断 裂 ，断 裂零件 外 观形貌 见 图 １ ，环 状 断裂部 分外 观
Ｌｉ Ｌｉ ｎ ｌ ｉ ｎ． Ｂａ ｉ Ｐｅ ｉ ｑ ｉ ａ ｎ
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． Ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｄ ｅ ｐ ａ ａ ｍｅ ｎ ｔ ， Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｘ ｉ ’ ｎ ａ ７ １ ０ ２ ０ ０ ）
的重 要部件 ，它还 承受 着转 弯 时 的横 向载 荷 、驱 动
开始 ， 向四周推 进呈 弧形 ，它 垂直 于疲 劳裂 纹扩 展 方 向。 由断 口宏 观形 貌可 知 ，两处 疲 劳源均 位 于螺 栓 孔 处 附近 的圆 弧过 渡 处 附近 （ 如 图 ４ 箭 头所 示
作者简介 ： 李琳 琳 ， 就职 于陕西汽车集 团有限责任公 司 ， 主 处） ， 疲 劳扩展 区域较 大 ， 最后 瞬断 区域面 积则 较小 。 要从事金相分析和失效分析方面研究工作。
汽 午 实 用 技 术 ］ 二 艺 ・设 备 ・材 料
ＡＵＴＭＯＢＩＬＥ ＡＰＰＬＩ ＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２ ０ １ ３ ｑ： 第９ 期
２０１ ３ Ｎ０．９
重型汽 车制动轮毂疲劳断裂失效分析
李琳琳 ，白培谦
（ 陕西 汽车 集 团有 限责任 公司质 量管 理部 ， 陕西 西 安 ７ １ ０ ２ ０ ０ ） 摘 要 ：重 型汽 车制 动轮 毂 在使 用过 程 中发 生疲 劳断裂 事 故 。对 断裂零 件 失效形 貌 、断 口分 析 、 理 化指 标测试 ，发现 是 因制动轮 毂零 件外 端轴 承与 相对 的轴承 孔之 间无法 保持 过盈配 合 ，引起 轴
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳是指车轮在使用过程中由于长时间的滚动接触而引起的疲劳损伤现象。
这种疲劳损伤通常是由于轮轴和轮对之间的接触应力超过了材料的疲
劳极限而引起的。
在CRH2动车组中，拖车车轮承受着高速运行的重载和频繁的弯曲应力。
这种应力会导致车轮轮辋和轮轴轮座表面的微裂纹逐渐扩展并聚集，在滚动接触的过程中形成裂纹扩展
区域。
当裂纹扩展到一定程度，车轮轮辋或轮轴轮座会发生疲劳断裂，从而导致严重的事
故发生。
第一步，对车轮进行力学模拟。
通过测量车轮在高速运行时的受力情况，可以获得车
轮受到的载荷大小和作用点位置。
根据这些数据，可以使用有限元分析方法建立车轮的模型，模拟车轮在运行过程中受到的应力和应变分布。
第三步，评估车轮疲劳寿命。
根据车轮材料的疲劳性能数据，可以计算出车轮在给定
应力下的疲劳强度，并确定其疲劳寿命。
通过对滚动接触过程中不同位置的疲劳寿命进行
评估，可以分析车轮在不同位置的疲劳损伤程度。
第四步，制定预防措施。
根据疲劳分析结果，可以确定车轮疲劳损伤的主要原因和影
响因素。
通过优化车轮设计、改进车轴轮座的材料和制造工艺、控制车轮使用寿命等措施，可以减少或延长车轮的疲劳寿命，提高车轮的安全性能。
CRH2动车组拖车车轮滚动接触疲劳分析是一项重要的工程技术研究，对确保车轮的安全性能具有重要意义。
通过对车轮受力、应力分布和疲劳寿命进行综合分析，可以为车轮
的设计和维护提供科学依据，减少事故的发生，保障列车运营的安全性。
汽车轮毂轴承疲劳失效分析及预防研究
汽车轮毂轴承疲劳失效分析及预防研究中文摘要汽车轮毂轴承疲劳失效分析及预防研究中文摘要汽车轮毂轴承是汽车底盘及传动机构中非常重要的零部件之一，作用主要是承受汽车的重量及为轮毂的传动提供精确的向导。
轮毂轴承既承受径向载荷又承受轴向载荷，当汽车在斜面上转弯时还受到轴向力产生的弯矩作用，是一个非常重要的安全件，同时也是易损坏的零部件。
轴承的失效模式按照ISO 15243:2004(E)中的定义主要有疲劳、磨损、腐蚀、电腐蚀、塑性变形和破裂。
在正常使用条件下，轴承主要的失效模式是疲劳。
随着国内汽车产量不断攀升，2009年已经突破1000万台，轮毂轴承的产能也急剧增长，随之而来的汽车使用与保养尤其是属于安全件的轮毂轴承的使用及保养注意事项也需要有专门的人员参与研究。
通过对国外第一和第二代轮毂轴承（FAG）失效模式的统计和分析发现,在保修期内，最常见的失效模式是疲劳损伤，包括局部浅层疲劳和表层疲劳两种失效形式，具体表现为内外圈滚道和滚动体表面有疲劳裂纹或材质剥落。
结合轮毂轴承工作特点及对失效轴承的组织、硬度、材料和润滑状况分析，提出造成轴承疲劳失效的原因大多与轴承设计、轴承体材质、工艺关系甚小，而润滑不良致使润滑油膜形成不理想或游隙过大致使接触面滑动时，除在接触表面存在赫兹应力，还会在接触表面下方产生交变剪切应力，这种剪切应力会导致表面的材质疲劳而产生疲劳裂纹，然后扩展到表面形成材质剥落。
本文通过对汽车轮毂轴承零组件设计及润滑系统的客观分析以及对轮毂轴承疲劳失效成因的详细阐述，目的希望汽车使用者能更好的去预防疲劳失效，避免造成更多的，不必要的损失。
关键词：轮毂轴承；FAG；疲劳失效；滚道；滚动体；游隙；赫兹应力作者：陈雪峰指导教师：卫瑞元Abstract Failure Analysis & Prevention of Wheel bearing of Automobile due to FatigueFailure Analysis & Prevention of Wheel bearing ofAutomobile due to FatigueAbstractWheel bearing is one of the most important part in chassis and transmission of the Vehicle, which stands the weight and guides. On wheel bearing there are different force and torque, it’s a part related with safety.About deformation is described as ISO 15243:2004(E), there are fatigue failure, wear limit, corrosion wear, plastic deformation and broken, mostly is fatigue failure.With the development of the automotive industry, the demand of wheel wearing raises rapidly. So more and more people concern with the bearing.Analyzing the data of FAG, within the warranty there are deformations, partial shallow fatigue and surface, which can be found at wrinkle and material peeling from inner and outer trail and rolling surface. According to a series of FAG about metallographic structure, hardness and lubrication, This thesis concludes the result proposes that such failures are independent of material choice and manufacturing technology, the main cause are due insufficient lubrication and excessive clearance, besides Hertz force the varying stress are applied. This stress can cause surface material fatigue, as well as wrinkles and material peeling off.In this thesis, analyses the causes of the deformation, and suggests the user how to use the bearing efficient.Key words: Wheel bearing,FAG, fatigue failure, raceway, rolling elements, clearance, Hertz stressWritten by：Chen XuefengSupervised by：Wei RuiYuan苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
车轮磨损失效研究
铁道部对 机车车辆 车轮踏面 的使 用与维 修｛定 了 ６ Ｉ 相 应的标 准 ，如 《 风 ４型 内燃 机车 段 修规 程》 第 东 ３ １． ． １６ ８条 中规定 ：踏 面磨 耗 深度不 大于 ７／ ｌ ／ ，但 ｉ ｎ 采 用轮缘 高度为 ２ ｔ ５ｉ Ｅ ｍ的磨耗型踏 面时 ，踏面磨耗深 度 不大 于 １ １ 。若 在一个架修期 内 ，磨耗 达到或超 ０ １２ １１ ／
辆 配 件 的磨 耗 ２ 车轮 磨 损 机 理
本机制综 合作用的结果 。在 运行 中，当车轮在钢 轨上 滑行 ，硬磨粒切削踏面 ，形成较规则 的沟槽 。轮轨接
触 面 积 很 小 ，局 部 应 力 很 高 ，使 之 严 重 塑 性 变 形 ，有
时产 生牢固的牯着 ，在 切应力作用下 ，车轮 踏面被撕 裂形 成一个表面粗糙 的凹坑 ，粘着下 来的不规则形状 的碎屑 ，引发随后 的磨 料磨损 。磨粒在 压力下也可能 发生短程滑动 ，出现少 量微切 削。车轮在 轮轨间切 向 力作用下 ，在它们 的接 触点附近产生局部 的剪应力 ， 车轮在 轮对前进方 向的一侧受到压缩作用 ，因此 ，在 踏面接触部分 的前部 出现负的剪应力 ，相应地在踏面 接触 部分 的后部 承受 正 的剪 应 力 ，当 车轮 继续滚 动 时 ，车 轮上 交替 作用 着 正 、负 剪应力 ，也存 在 着压 缩 ，拉伸应力应变 ；由于轮轨均 为弹性体 ，车轮和钢 轨之间又作用有相 当大的垂直正应力 ，在轮轨接触处 形成 面 积很 小 的接触 椭 圆 。 由图 １可见 ，接触 椭 圆分 为两 部分 ，前面 阴影部 分为粘着 区 ，后部 为滑 表 层 发 生 塑性 流 动 ， 当 表 面 层 的 剪 应 力 大 于 材 料 的 剪 切 强 度 时 ，则 产 生 微 裂 纹 。 车 轮 在 制 动 中 受 热 时 ，在 踏 面 表 面 就 产 生 压 缩 应 力 ，缓 解 冷 却 ，受 热 区 的热 膨 胀 受 到 周 围 非 热 区 的 约 束 ， 如 果 表 面 材 料 出
轮毂结构的动力学性能与疲劳特性分析
轮毂结构的动力学性能与疲劳特性分析轮毂是汽车重要的组成部分之一，其结构的动力学性能和疲劳特性对车辆的安全性和可靠性至关重要。
本文将对轮毂结构的动力学性能和疲劳特性进行分析和研究。
1. 轮毂结构动力学性能分析轮毂结构的动力学性能主要指的是在车辆行驶过程中，轮毂受到的载荷、振动和冲击的能力。
这取决于轮毂的设计、材料、加工工艺和装配质量等因素。
1.1 轮毂载荷分析轮毂在车辆行驶过程中承受来自道路的各种载荷，包括径向载荷、切向载荷、弯矩载荷等。
轮毂必须能够承受这些载荷，并保持结构的稳定性与完整性。
在轮毂的设计中，需要合理选择材料和结构形式来满足车辆行驶过程中的各种载荷需求。
1.2 轮毂振动分析轮毂在车辆行驶过程中会受到来自车辆悬挂系统、车轮胎等的振动载荷。
这些振动载荷会导致轮毂本身发生振动，进而影响整个车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性。
因此，轮毂的设计需要考虑减振措施，如增加轮毂的刚度和加装减振器。
1.3 轮毂冲击分析在某些情况下，轮毂可能会受到来自道路的冲击载荷，例如行驶过程中遇到凹凸不平的路面或碰到路障等。
这些冲击载荷会对轮毂造成严重的应力和变形，甚至导致轮毂的破损和失效。
因此，在轮毂的设计中，需要合理选择材料和增加结构强度，以提高轮毂对冲击载荷的抵抗能力。
2. 轮毂结构疲劳特性分析轮毂在车辆行驶过程中会受到长期连续的载荷作用，这会导致材料的疲劳损伤和失效。
轮毂结构的疲劳特性是指轮毂在长期使用过程中的抗疲劳性能。
2.1 轮毂疲劳寿命分析轮毂的疲劳寿命是指轮毂在特定载荷条件下能够安全运行的时间。
轮毂的疲劳寿命与材料的疲劳强度和结构的疲劳强度有关。
在轮毂的设计中，需要进行疲劳寿命分析，以确保轮毂能够在整个使用寿命期间保持安全可靠的性能。
2.2 轮毂的疲劳损伤分析轮毂在长期使用过程中，由于载荷的作用会导致材料的疲劳损伤，例如裂纹的产生和扩展等。
轮毂的疲劳损伤会对结构的完整性和性能产生负面的影响。
因此，在轮毂的设计中，需要进行疲劳损伤分析，以确定结构中可能出现的疲劳损伤位置和程度，并采取相应的措施进行修复或更换。
车轮滚动接触疲劳研究
要求 应 严格 。
６ 结束 语
本 文通 过对 转 弹簧 组进 行 分 析 ，得 出 了 ３种 疲 。 劳试 验方 案 。其 中 当量 挠 度 法 和 总 载 荷法 完 全 相 同 ， 且 两者 试 验 时要 求 ３种 弹簧 动 挠度 相 同 ，这 与重 车 下 实 际运 行情 况 相 同 ；而相 同动 荷 系数 法 比当量挠 度 法 和 总载 荷法 提 高 了外 圆 弹 簧 和 减 振 内 圆 弹 簧 的 要 求 ，
改 变 的摩擦 系数 表 明 由于摩 擦 接 触所 导 致 的裂 纹 萌 生
吼 一
式中
兀＼ Ｒ ｚ ：／
６ — 接 触 面半 宽 ；Ｆ — 法 向力 ； Ｚ — — —— 滚 子
最 大压应 力 。
宽 度； Ｒ —— 滚 子 半 径 ； Ｅ — 综 合 弹 性 模 量 ； —
一 — —
ｒ一 引起 的 ，但 是 对 于这 两个 不 同的应 力 所起 的作 用 ０ 还存 在 着 争议 。 由 Ｉ ｂｒ－ ａｎｒ 舢 ｅｇ 一ｐｉｇ ｎ理论 分 析可 知 ，接触 疲 劳 源 Ｉ ｅ 是在 最 大 对 称 循 环 正 交 切 应 力 ｒ一 作 用 下 产 生 的 ， ０ 而 后 又在 脉动 循环 切 应 力 ｌ５ 和 ｒ一 联 合 作 用 下 产 ＇一 ４ ｏ
较 好 的模 型和 算法 。 ＪＷ ． ｉ ｓｅｇ ＿ 人 在 轮 轨 接 触 的 双 轮 试 验 以 ． Ｒｎ ｂ ｒ 等 ２ ｇ Ｊ
√（ ）
／ ｆ１ ２ 胞 ＋Ｒ ＼ Ｒ
及有 限 元估 算 中采用 了对应 于 非线 性 各 向同性 和 运动 硬 化 的 Ｃ ａｏｈ 料 模 型 ，估 算 了 Ｂ Ｉ普 通 级 珠 光 ｈｂｃｅ材 ＳＩ 体钢 弹 性实 验 、塑性 实 验 中 的疲 劳裂 纹 萌 生 。实 验结 果 和有 限元 模 型 相对 比 ，循 环 寿命 、裂 纹萌 生 和 接触 表 面下 的剪 切 应 力 分 布方 面 两 者 有 着 很 好 的 一 致 性 。 另外 ，对 于塑 性 实验 裂 纹 萌生 的平 面临 界 角进 行 了计 算 。对 于 在连 续 接 触应 力下 有 限 元模 型 的估 算 结 果 和
铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析
1铝合金车轮弯曲疲劳实验介绍汽车车轮的优劣直接影响着汽车整体性能，包括对行驶稳定性、安全性的影响，对驾驶操控性的影响，对乘客乘坐舒适性的影响，对汽车加速和制动性能的影响等。
车轮的优劣已经同汽车油耗一样，成为衡量整车质量和档次高低的重要指标之一。
根据国内和国际标准化组织的规定，车轮在出厂前必须通过冲击试验、径向疲劳试验和动态弯曲疲劳试验等实验方式对车轮性能进行试验。
其中动态弯曲疲劳实验通常也简称为弯曲疲劳实验，具体实验过程如下。
试样旋转同时承受一定的弯矩。
由力产生的弯矩恒定不变并且不转动或者车轮固定不动，而承受一个旋转的弯矩(见图1和图2)。
试样可在一处或两处固定轮毂进行悬臂试验，也可四点固定轮毂进行横梁试验。
直至试样失效或超出预定应力循环周期。
采用的国标为GB/T5334-2005，试验装置如图1。
按照车轮的实际安装情况，对螺母施加扭矩最低值的115%的载荷，螺母不加润滑剂将车轮固定于试验装置上，保持试验连接件和车轮配合面的清洁。
试验时为保持车轮上的螺栓和螺母配合的可靠性，可多次紧固。
加载系统需控制规定的载荷，误差在±2.5%范围内。
如果螺栓在试验过程中失效破坏，更换螺栓后仍可继续试验。
高速旋转下，此装置可能会因摩擦产生大量热量，对实验结果产生较大影响。
试验弯矩由公式M=（μR+d ）FS 确定。
其中M 、μ、R 、d 、F 、S 分别表示弯矩、轮胎与道路之间的磨擦系数、静负荷半径、车轮偏距、车轮最大额定载荷、强化试验系数。
失效判定依据：①达到规定的循环周期后车轮出现可见的疲劳裂纹；②车轮出现其他失效形式致使车轮无法完成其所需的循环周图2轮毂弯曲疲劳试验装置示意图铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析侯福月中信戴卡股份有限公司河北秦皇岛066004摘要:汽车车轮在汽车运行时同时受到弯矩和冲击等多种载荷，车轮弯曲疲劳试验是检测车轮的力学性能指标的一项重要实验。
本文针对铝合金车轮弯曲疲劳试验的实验原理和试验过程做了介绍，对于疲劳实验失效进行了具体的分析，根据试验后车轮尺寸的变化、断裂处断口形貌特征和对车轮进行渗透探伤结果的对比、判断和分析，进一步明确造成车轮疲劳失效的原因和影响因素等问题。
橡胶内胎的疲劳断裂性能研究与评估
橡胶内胎的疲劳断裂性能研究与评估橡胶内胎是汽车轮胎中的重要组成部分，在车辆行驶过程中承受着巨大的压力和负荷。
因此，研究和评估橡胶内胎的疲劳断裂性能对于确保车辆行驶安全至关重要。
本文将探讨橡胶内胎的疲劳断裂性能的研究方法和评估指标。
首先，了解橡胶内胎的疲劳断裂性能需要对其材料特性进行分析。
橡胶作为一种弹性材料，在循环加载下容易发生疲劳断裂。
因此，研究内胎材料的耐疲劳性能是保证其可靠性的关键。
研究人员通常使用拉伸试验和压缩试验来评估内胎材料的疲劳性能。
通过这些试验，可以确定材料的疲劳极限、疲劳寿命和疲劳裂纹扩展速率等指标，从而评估内胎的疲劳断裂风险。
其次，了解橡胶内胎的疲劳断裂性能还需要考虑到不同的工况条件。
内胎在不同的使用环境下会受到不同的力学和热学载荷。
例如，高温环境下的内胎会面临更大的挑战，因为橡胶材料在高温下容易软化和老化。
研究人员通常使用恒定应力、恒定变形或者不同的载荷变化频率来模拟不同的工况，以评估内胎在不同工况下的疲劳断裂性能。
为了更准确地评估橡胶内胎的疲劳断裂性能，研究人员还需要考虑到内胎的结构特性。
内胎通常由多层橡胶和尼龙布层组成，并且存在着不同的接合方式。
因此，研究内胎的结构对于预测其疲劳断裂行为至关重要。
通过使用有限元分析方法，可以模拟内胎受力分布情况，进一步了解内胎的疲劳断裂机制，并且基于断裂机制得到更准确的评估结果。
除了研究橡胶内胎的疲劳断裂性能，评估内胎的疲劳断裂风险也是非常重要的。
为了评估内胎的使用寿命和安全性，研究人员通常采用可靠性理论和数据分析方法。
通过使用统计学和概率分布等方法，可以对内胎的疲劳断裂寿命进行可靠性评估，并且为内胎的维护、更换和修理提供决策支持。
综上所述，橡胶内胎的疲劳断裂性能的研究与评估是保证车辆行驶安全的关键。
研究人员通过分析内胎材料特性，考虑不同的工况条件，了解内胎的结构特性，并采用可靠性评估方法，可以得出准确的疲劳断裂评估结果。
这些研究结果不仅对内胎的设计和制造具有重要意义，也为车辆使用者提供了更安全的选择。
乘用车橡胶内胎的磨损与疲劳性能研究
乘用车橡胶内胎的磨损与疲劳性能研究橡胶内胎是乘用车胎的重要组成部分，它承载着乘用车的重量，并为乘用车提供稳定的行驶条件。
在长期的使用过程中，橡胶内胎会受到摩擦、磨损和疲劳等因素的影响，其性能会逐渐下降。
因此，对乘用车橡胶内胎的磨损与疲劳性能进行研究是非常重要的。
首先，我们需要了解乘用车橡胶内胎的磨损机理。
磨损是指橡胶表面与道路接触时由于摩擦力和压力的作用而引起的材料的损耗。
常见的磨损形式包括磨粒磨损、胎面磨损和胎侧磨损等。
磨损的机理与多种因素相关，包括胎压、车速、驾驶行为、道路条件和橡胶材料的性能等。
通过对乘用车橡胶内胎的磨损机理的研究，可以帮助我们了解不同因素对内胎磨损的影响，以制定有效的磨损控制策略。
其次，疲劳性能是指橡胶材料在交替应力作用下的性能表现。
在乘用车的使用过程中，橡胶内胎往往会受到交替的应力作用，如行驶中的颠簸和转弯等。
这些应力的作用会导致橡胶材料的疲劳破坏，从而影响内胎的使用寿命和稳定性能。
因此，对乘用车橡胶内胎的疲劳性能进行研究可以帮助我们了解橡胶材料的耐久性和可靠性，以制定合理的使用和维护策略。
在乘用车橡胶内胎的磨损与疲劳性能研究中，实验是不可或缺的手段。
通过设计合理的实验方案，我们可以模拟实际使用条件下的磨损与疲劳过程，并进行性能评估和分析。
例如，可以利用磨损试验机对不同材料和条件下的内胎进行磨损实验，观察磨损形貌和质量损失情况；同时，可以利用疲劳试验机对内胎进行交替应力加载实验，研究其疲劳寿命和损伤机制。
通过实验数据的分析和对比，可以得出不同因素对磨损和疲劳性能的影响规律，为内胎的优化设计和使用提供科学依据。
此外，数值模拟方法在乘用车橡胶内胎的磨损与疲劳性能研究中也得到了广泛应用。
通过建立合适的数值模型，可以模拟内胎的磨损和疲劳过程，并预测其性能和寿命。
例如，可以利用有限元分析方法对内胎的磨损机理进行建模，并结合摩擦学理论和力学原理，预测不同因素对内胎的磨损程度和寿命的影响。
《2024年铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》范文
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金车轮因其轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，在汽车制造领域得到了广泛应用。
然而，铝合金车轮在使用过程中需要承受各种复杂的应力，尤其是弯曲疲劳应力，这对其性能和寿命提出了严峻的挑战。
因此，对铝合金车轮的弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究显得尤为重要。
本文将就铝合金车轮的弯曲疲劳实验失效分析进行深入探讨，并对其相关工艺进行研究。
二、铝合金车轮弯曲疲劳实验在进行弯曲疲劳实验前，需要对铝合金车轮进行严格的材料性能检测，以确保其质量符合要求。
在实验过程中，通过模拟车轮在实际使用中承受的弯曲应力，观察其疲劳性能和寿命。
此外，还需对实验条件进行严格控制，如温度、湿度、加载速度等，以确保实验结果的准确性。
三、铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析铝合金车轮的弯曲疲劳失效主要表现为轮辋的弯曲变形、裂纹扩展以及断裂等现象。
这些失效现象的发生与多种因素有关，如材料性能、制造工艺、实验条件等。
通过对实验过程中收集的数据进行分析，可以找出导致铝合金车轮弯曲疲劳失效的主要因素。
首先，材料性能是影响铝合金车轮弯曲疲劳性能的重要因素。
材料的强度、硬度、韧性等性能指标直接决定了车轮在承受弯曲应力时的抗疲劳能力。
其次，制造工艺也会对车轮的弯曲疲劳性能产生影响。
例如，铸造过程中的冷却速度、热处理工艺等都会影响材料的组织和性能。
此外，实验条件如温度、湿度、加载速度等也会对实验结果产生影响。
四、铝合金车轮制造工艺研究为了提高铝合金车轮的弯曲疲劳性能，需要对其制造工艺进行优化。
首先，在材料选择上，应选用具有优异性能的铝合金材料，以确保车轮的强度和韧性。
其次，在制造过程中，应严格控制铸造工艺参数，如温度、压力、冷却速度等，以获得组织均匀、性能稳定的材料。
此外，热处理工艺也是提高材料性能的重要手段。
通过合理的热处理工艺，可以改善材料的组织结构，提高其抗疲劳性能。
五、结论通过对铝合金车轮的弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究，我们可以得出以下结论：1. 铝合金车轮的弯曲疲劳失效主要与材料性能、制造工艺和实验条件等因素有关。
车轮疲劳试验
车轮疲劳试验简介车轮疲劳试验是一种通过模拟车辆长时间运行状态下的负载情况，评估车轮在使用过程中的耐久性能和寿命的试验方法。
通过该试验可以确定车轮的安全性和可靠性，为车辆设计和制造提供重要参考依据。
试验目的车轮是汽车重要的组成部分之一，其承受着来自路面、悬挂系统等多方面的力量。
长时间运行后，车轮可能出现疲劳裂纹、变形等问题，严重影响行驶安全。
因此，进行车轮疲劳试验旨在评估和验证车轮在长时间使用中的耐久性能和寿命。
试验流程1.准备工作：确定试验样品、选择适当的试验设备和仪器。
2.载荷设定：根据实际使用情况、道路条件等因素，确定合适的载荷大小和类型。
3.车速设定：根据实际使用情况、道路条件等因素，确定合适的车速范围。
4.试验开始：将样品安装到试验设备上，并设置载荷和车速参数。
5.试验监测：使用传感器和监测设备对试验过程中的载荷、变形、温度等进行实时监测和记录。
6.试验终止：根据实际需求，确定试验的终止条件，如达到一定的试验时间或者出现破坏等情况。
7.结果分析：对试验结果进行数据处理和分析，评估车轮的耐久性能和寿命。
试验参数1.载荷：根据实际使用情况和设计要求，确定合适的载荷大小。
常用的载荷类型包括静态载荷、动态载荷和复合载荷等。
2.车速：根据实际使用情况和设计要求，确定合适的车速范围。
常用的车速范围为0-120公里/小时。
3.试验时间：根据实际需求确定试验时间，通常为数小时至数十小时不等。
试验设备1.车轮疲劳试验机：用于模拟车辆在长时间运行状态下对车轮施加各种负载，并记录相关数据。
常见的设备有旋转式疲劳试验机、振动式疲劳试验机等。
2.数据采集系统：用于实时监测和记录试验过程中的载荷、变形、温度等数据。
常见的设备有传感器、数据采集卡等。
试验结果分析1.车轮疲劳寿命：根据试验结果，通过统计分析和可靠性评估等方法，确定车轮的疲劳寿命。
2.车轮变形：通过试验结果中的变形数据，评估车轮在长时间使用中可能出现的变形情况。
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Abstract：The tyre plays an important role in the vehicle safety, while fatigue failure is the main mode of tyre failures. Based on a detailed review of the features and applications of current research approaches of tyre fatigue, crack propagation approach is a main one, in which, the rational determination of evaluation criteria is important to fatigue life evaluation. At the same time, analysis technique for tyre fatigue life prediction model is also a pressing technical problem. Based on the investigation of literature and theories of evaluation criteria used at present, it is pointed out that fracture energy criteria are more rational than other criteria for life prediction. After comparison of all analysis techniques presently used for building fatigue life prediction model, it is pointed out that the crack propagation approach, combined with fracture energy criteria with temperature effect taken into consideration, and adopting EDT analysis technique to build fatigue life prediction model, is an effective approach for analysis of tyre fatigue failure and prediction of tyre fatigue life. Key words：Fatigue Criteria Temperature effect Tyre
坏的热降解，而发生的“爆胎”现象；疲劳失效是 指轮胎受到载荷作用发生交变变形时，应力应变不 同步，产生永久变形，使分子链缓慢破坏而产生的 失效。三种失效类型中，以疲劳失效为主要失效类 型。了解轮胎疲劳性能，并在结构设计和配方设计 上作出相应改进，提高轮胎寿命，一直是轮胎业界 非常感兴趣并急于解决的难题。
Review of Research Approaches of Fatigue Failure of Tyres
HE Zhigang1 ZHOU Kongkang1 YING Shizhou2 CHEN Luobing1 WANG Guolin1
(1. College of Automotive and Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013; 2. Aeolus Tyre Co. Ltd., Jiaozuo 454003)
第 45 卷第 3 期 2009 年 3 月
机械L ENGINEERING
DOI：10.3901/JME.2009.03.076
轮胎疲劳失效研究综述*
Vo l . 4 5 N o . 3
Mar.
2009
何志刚 1 周孔亢 1 应世洲 2 陈洛兵 1 王国林 1
裂纹；轮胎橡胶材料因其材料特性和成形制造工艺 等，内部也存在天然缺陷，这些缺陷或初始裂纹在 轮胎的行驶过程中由外力驱动相互融合或直接扩展 至临界破坏长度，导致轮胎疲劳失效[7-8]。该方法因 此逐渐被淘汰。 1.2 S-N 曲线疲劳寿命预测方法
S-N 曲线疲劳寿命预测法在金属材料中已得到 广泛应用，目前轮胎疲劳研究主要将该方法用于轮 胎橡胶试样和橡胶/帘线复合材料的寿命预测。
对于未预置裂口的橡胶试样，其疲劳寿命一般 高达 106～108 次，试验非常耗时。为此深崛美英[9] 提出了 Demattia 等加速试验方法，能简单地求得从 高应变至低应变的 S-N 曲线。他预先试验求得具有 不同预加伤痕的一连串试样的 λ-lgN (λ 为伸长率，N 为疲劳寿命)曲线，然后使这些曲线沿着疲劳寿命轴 平行移动，且与未试试样的 S-N 曲线重叠，从而获 得标准曲线。应用断裂力学和前人的研究成果，有
78
机械工程学报
第 45 卷第 3 期期
件加轻缓条件时，Miner 法则不成立。 SOUTH[14]采用 S-N 试验曲线和 FEA 研究了两
层含帘线的橡胶复合材料层间裂纹的生成和扩展， 预测其疲劳寿命。SONG [15] 对轮胎带束层复合材料 结构进行了大量的 S-N 曲线试验(应力－循环次 数)，研究了不同材料和结构参数对带束层疲劳寿命 的影响，试验结果表明，在单轴拉伸状态下，各种 失效模式(帘线－橡胶界面脱层，橡胶开裂等)与帘 线本身结构无关，而只与橡胶类型、帘线角度、帘 线/橡胶体积比和帘线铺层数有关。较大帘线角度或 者较少帘线铺层数的带束层寿命，在同等幅值的应 力作用下比较小帘线角度或多铺层数的带束层的寿 命小；增加帘线层间橡胶厚度在中等水平的应力作 用下，有利于提高疲劳寿命，而在低水平应力作用 下，这种效果不明显。
S-N 疲劳寿命曲线方法在轮胎寿命预测中还存 在以下问题值得进一步研究。
(1) Miner 法则不适用于轮胎橡胶材料，需提出 新的改进疲劳累积法则。
(2) 由于橡胶材料疲劳的影响因素比金属材料 多很多，获取轮胎 S-N 疲劳寿命曲线的试验时间很 长，成本相当昂贵，大大限制 S-N 曲线在轮胎疲劳 寿命预测中的应用，这也是目前该方法不是轮胎疲
0 前言*
轮胎失效类型包括机械失效、热失效和疲劳失 效三种类型。机械失效是指轮胎由于受到非正常的 摩擦、撕裂作用或路面硬物对轮胎表面的穿刺，胶 料极限强度被超过时，轮胎形成应力集中而产生的 失效；热失效是指由于轮胎胶料滞后损失特性使轮 胎内部温度升高，从而导致轮胎材料发生爆破性破
* 高 等 学 校 博 士 学 科 点 基 金 (20070299006) 、 江 苏 省 教 育 厅 基 金 (08KJD580002)、江苏省六大人才高峰(07D019)和江苏大学创新基金 (1293000417)资助项目。20080410 收到初稿，20081006 收到修改稿
并被引入到用于轮胎橡胶寿命预测[3]，该方法适用 于决定部件疲劳寿命的缺陷尺寸比部件特征尺寸小 几个数量级的情况，而且能够通过材料疲劳试验将 多轴加载状态与应力状态建立联系[4]。然而从国内 外文献来看，运用裂纹生成方法对轮胎疲劳寿命进 行预测的相关研究报道很少，一般认为橡胶材料 80%的疲劳寿命用于当前试样微裂纹从 100～200 µm 扩展到 1 mm[5]，因此裂纹生成寿命与其扩展寿 命相比很短，可以忽略不计[6]；也有观点直接认为 由于成品轮胎帘线端部无黄铜镀层，存在天生初始
预测
基础理论
裂纹生 成方法
给定材料点处力 学量的历程
裂纹生成寿命
连续介质 力学
裂纹扩 展方法
特定裂纹初始形 特 定 裂 纹 扩 展 直 断裂力学、 态能量释放率等 至破坏的寿命历程 损伤力学
S-N 曲线法 S-N 曲线
初始缺陷扩展至 借 鉴 金 属
断裂的寿命
疲劳理论
1.1 裂纹生成方法 裂纹生成方法最早在金属疲劳预测中被提出，
W
=
E 2
⎛ ⎜⎝
λ
2
+
2 λ
− 3⎞⎟⎠
(1)
lg
N
=
−F
⎡ ⎢⎣lg
K
+
lg
⎛ ⎜⎝
λ
2
+
2 λ
−
3
⎞⎤ ⎟⎠⎥⎦
+
[− lg B − lg(F −1) − (F −1) lg a0 − F lg E] (2)
式中 F, B ——裂纹增长的材料常数 E ——材料弹性模量 W ——应变能密度 a0 ——初始裂纹长度 K ——材料常数
1 疲劳失效研究方法
轮胎疲劳寿命由裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命 组成。国内外基于断裂力学和连续介质力学理论分 别演绎出了裂纹生成寿命预测方法和裂纹扩展寿命 方法，预测轮胎寿命。另外，也有学者借鉴金属疲 劳理论，采用 S-N 疲劳寿命曲线预测方法对轮胎疲 劳寿命作出相应预测(表)。
表 各种方法比较
方法 基于考虑的力学量
由于轮胎的结构特点以及测试技术和手段的 不足，国内外的轮胎疲劳寿命试验评价方法主要采 用在转鼓试验台上按照经验性标准执行给定车速、 胎压和负荷状态下的疲劳试验，以了解轮胎产品的 疲劳寿命。轮胎疲劳机理的研究通常紧密结合轮胎
月 2009 年 3 月
何志刚等：轮胎疲劳失效研究综述
77
橡胶或橡胶/帘线复合材料的疲劳试验来进行。目前 轮胎上的材料疲劳试验主要针对轮胎关键部位的胶 料，在给定试样尺寸、形状的前提条件下，预置裂 口，在疲劳试验机上结合图像处理技术和高速摄影 技术记录裂纹扩展过程及试样寿命，了解裂纹扩展 模式及相关的影响因素。
轮胎疲劳的过程是橡胶材料从多孔相向晶体 相转换的过程，其疲劳失效是循环载荷下机械损伤、 化学损伤和热损伤共同作用的结果[1]。肩空、肩裂、 胎圈裂和胎面磨损等都是由于高温下材料性能降 低，协同疲劳作用的结果[2]。单一依靠目前的试验 手段势必无法全面评价轮胎疲劳性能，随着计算机 技术和相关轮胎橡胶疲劳理论的发展，有限元技术 已经成为轮胎疲劳失效研究的有力工具。国内外轮 胎疲劳失效的研究工作也因此越来越广泛地开展和 深入。