高铁锻钢制动盘热疲劳裂纹扩展仿真及寿命评价

来源：计算力学学报杂志2021年第1期北京时间：

作者：王连庆,吴圣川,胡雅楠,秦庆斌,钱坤才

单位：北京科技大学 新金属材料国家重点实验室, 北京 100083,西南交通大学 牵引动力国家重点实验室, 成都 610031,西南交通大学 牵引动力国家重点实验室, 成都 610031,西南交通大学 牵引动力国家重点实验室, 成都 610031,中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司, 常州 213011

摘要：巨大的制动热能导致高铁制动盘面出现热斑或热点，形成沿径向扩展的热疲劳裂纹，严重危及行车安全。通过仿真获得热疲劳裂纹扩展规律，据此制定出合适、经济的检测周期，具有重要意义。基于断裂力学理论，采用扩展有限单元法和自主研发的裂尖网格加密技术，得到热点形成规律，植入半椭圆形裂纹进行热疲劳断裂仿真，得到制动速度为400 km/h时的裂纹扩展寿命曲线，预测结果与制动盘运用寿命基本一致。仿真结果为制动盘轻量化设计、服役寿命评估及无损检测方案制定提供了重要的理论支撑。

关键词：制动盘,热应力,扩展有限元法,损伤容限,疲劳裂纹,

基金资助：中国国家铁路总公司科技研究开发计划系统性重大课题（P2018J003；P2019J002）.