377 / 460
Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
377
а)
б)
Рис. 2
. Схематическое изображение изохром при контакте колесо-пластина с подповерхностной
трещиной. Контактная площадка находится на разном расстоянии от вершины трещины: а) пластина
расположена на сплошном твёрдом основании, б) случай, когда пластина опирается на две опоры, а
трещина равноудалена от опор. Добавляются напряжения сжатия от изгиба пластины.
При перекатывании колеса над вершиной трещины (рис. 2) на 180 градусов
поворачиваются площадки главных напряжений, а изменение количества изохром
(максимальное их количество) указывает на направление по биссектрисе между изохромами
у вершины трещины. При этом будет хаотическое распространение трещины,
зигзагообразность роста. При циклическом сжатии и при качении будут отличия. В нашем
случае, являющимся статическим: трещина будет увеличиваться вверх слева и справа от
центра КП (около 0,8а), а по центру КП – нет (наоборот, К
2
=100 %). В условиях сжатия), а
вершина трещины расширяется, ультразвуковые волны на настоящих рельсах четко
указывают на закругление верхней вершины трещины дефекта № 21 под пуансоном –
колесом. Вниз трещина будет открываться и расти в 3
х
зонах: слева и справа от центра КП
(0,7 – 0,8)а и по центру КП (но при качении – под углом 20
0
к вертикали).
Анализ результатов, полученных на образцах с внутренней поперечной трещиной
В этом случае исследования образцов с внутренней поперечной трещиной уровень К
1
и К
2
в 2 раза выше, чем в первом случае, кривые зависимости коэффициентов интенсивности
напряжений у вершины трещины от расстояния до контактной площадки более крутые, с
резкими подъемами и спадами, однако все изменения подобны. Вероятность роста трещины
вверх на глубине 0,25а…0,5а больше, чем на глубине 0,1а, т.е. главные направления роста
трещины – вверх, под углом (рис. 3).
В случае, когда центр КП находится на расстоянии L=0 от вершины трещины, то
К
2
=30 %. При незначительном изменении положения КП относительно трещины,
происходит резкое увеличение К
2
и снижение К
1
на расстоянии 0,8…0,9а, К
1
=К
2
, а затем доля
К
2
растет. На расстоянии 0,5а К
2
максимален (К
1
– минимален), число изохром N=8…9,
К
2
=90 % (чистый срез).
При дальнейшем уменьшении расстояния от L=0,5а до L=0,25а, напротив, происходит
резкое увеличение К
1
и в положении центра пятна контакта «колесо – рельс» над вершиной
трещины К
2
достигает значения 2…5 %, при максимальном значении К
1
(N=4).