书名：高速列车锻钢制动盘热疲劳寿命评估方法
作者：石晓玲、李四春
ISBN：978-7-113-27700-0
出版社：中国铁道出版社
出版日期：2022.08
制动盘是机车车辆的重要部件，其材质、制动方式和制动装置是影响列车提速的重要因素之一。高速动车组动车制动主要采用电制动和空气制动相结合，拖车制动主要采用空气制动，这两种制动方式共同保证着高速铁路的安全运营。由此可见空气制动是关系到高速列车制动安全性的关键部件之一。随着列车运营里程的增加，制动盘盘面开始出现裂纹，与制动盘服役时的应力状态、应力水平及载荷谱均有很大的关系。国内外学者对制动盘的疲劳裂纹进行了大量的研究，但是到目前为止还没有能够预防和控制制动盘疲劳失效的有效方法。本书以轮盘为例说明制动盘的热疲劳破坏形式。轮盘通过螺栓与车轮连接在一起，为了实现盘面与闸片的完全接触，盘面设计为平面状态。考虑到制动盘与闸片的强烈摩擦会产生大量热能，所以盘体另一侧的结构设计为非对称的散热筋板，用来提高制动盘的散热能力，延长制动盘的使用寿命。本书以高速动车组制动盘为研究对象，从材料断口方面对锻钢制动盘裂纹进行了宏观和微观分析；通过实验得到了锻钢材料在常温和高温下的单调拉伸特性，热物理性能以及各性能参数与温度的相关性，建立了锻钢材料的弹塑性本构模型；从制动盘取样测试得到了材料的断裂韧度、低周疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值；在武广线路上进行了制动载荷谱实测试验，得到了锻钢制动盘在服役过程中的制动压力载荷谱；借助有限元软件计算了制动盘在不同制动工况下的应力场和残余应力分布；在此基础上分析了不同制动工况、形状比、深厚比、裂纹长度、裂纹角度下，制动盘表面裂纹前缘的应力强度因子变化规律；通过1:1台架试验与有限元计算相结合的方法深入研究了制动盘多裂纹间的作用机制，结合上述结论合理评价了锻钢制动盘的使用寿命。