高速列车制动盘／片动态失效机理及其材料逆向设计方法研究

《高速列车制动盘／片动态失效机理及其材料逆向设计方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com前沿动态学术动态2008年第2期随进战斗部的随进侵彻开辟了有利通道，串联战斗部的侵彻效果理想，尤其在小着角情况下侵彻，串联随进战斗部的侵彻效率大大提高。近年来，西南交通大学的研究人员用花岗岩块初步进行的聚能接触爆炸试验发现，爆炸作用将导致一定范围内的花岗石酥脆，使爆后强度由爆前的150MPa降低至10MPa以下。西南科技大学史瑾瑾、郭学彬等人利用一级轻气炮对岩石试件进行冲击损伤实验，并对回收的试件进行声波测试，将声波测试结果与微观观测相结合，得到岩石的冲击损伤特性及其损伤程度与声波速度变化率的关系，表明岩石超声波速

2、的变化可以很好地反映岩石的损伤程度。西南科技大学史瑾瑾、肖正学等人在一级轻气炮冲击岩石试件的实验基础上，建立了动荷载下岩石破碎块度的分布规律。中国科技大学胡时胜，张磊等人利用研4大尺寸Hopkinson压杆和混凝土长杆试件研究了混凝土材料的层裂强度及其应变效应，证明Hopkinson压杆实验是一种测定混凝土层裂强度的有效方法。已有的初步研究成果表明，冲击爆炸作用不仅可导致较大范围内混凝土的损伤及其强度弱化，而且利用声波量测、Hopkinson杆实验和粒子速度测量等技术方法，可以定量描述混凝土的损伤程度，获得冲击波的能量传递与衰减特征参数。为从理论上解决爆炸引起的

3、混凝土损伤与强度弱化问题，有必要对爆炸荷载作用下混凝土的毁伤性态和地冲击效应进行较深入、系统的专门研究，包括：爆炸作用下混凝土的毁伤特征及其强度弱化规律，混凝土爆炸侵彻物理过程及其损伤机理，爆炸作用下混凝土内部的波动与能量传递规律等问题。高速列车制动盘／片动态失效机理及其材料逆向设计方法研究陈辉(工程科学研究院)目前国内铁路正处于跨越式发展的关键时期，“十一五”期间是铁路发展的关键时期，五年内中将建设9800公里的客运专线，并逐步实现客运专线高速化，五年后，中国将成为全球最大的高速铁路运输国家。《铁路主要技术政策》、《铁路科技发展“十五”计划和2015年发展规划

4、纲要》指出，客运高速列车的最高时速应大于300km／h，紧急制动距离应小于3700m。列车速度的提高，将会对列车行驶安全起着至关重要的基础制动装置的性能提出更加苛刻的要求。列车制动盘特别是高速列车制动盘处于强磨擦、高热负荷以及较大制动力和离心力等复杂工况下工作，制动盘工作的可靠性几乎决定了整个基础制动装置的可靠性水平，直接影响列车的行车安全。这个问题也存在于其它的大功率制动过程中，如飞机、高速列车、石油钻机、速度高的汽车等的基础制动装置。在铁路跨越式发展战略中，快速提升技术装备水平，将是“十一五”期间铁路发展的重点。引进国外机车车辆等方面的先进技术，消化、吸收、

5、再创新，打造具有自主知识产权的中国铁路品牌是我国高速铁路发展的既定政策，前瞻陛地开展此类基础研究工作，打破国外技术垄断，*作者简介：陈辉，男，教授。·7·维普资讯http://www.cqvip.com前沿动态学术动态2008年第2期是形成拥有自主知识产权高速铁路的必由之路。能否解决高速列车基础制动装置的核心技术问题，不但决定着我国是否具有生产此类设施的能力，更影响着此类设备使用过程中我国的维护、维修能力。因此进行高速列车动态失效机理及其在高速列车制动盘中的应用研究具有重大的工程意义。在高能条件下，研究材料表面动态失效机理，提高制动盘／片的制动性能，防止早期失效

6、迫在眉睫。在高能制动条件下，制动盘／片失效行为、失效机理极其复杂。首先在于它是热、机等多物理场耦合动态作用的过程，制动系统磨擦副受冲击、热疲劳、磨损等的交互作用，磨擦副材料之间发生交互作用，温度场是动态的，应力场也是动态的，而且应力与应变是非线形关系；其次，在制动过程中由于巨大的能量冲击，制动盘／片表层温度急剧升高，峰值温度超过材料的相变温度，往往制动过程中伴随着组织转变、材料力学性能的变化、磨擦副之间的质量转移；再次，制动盘／片磨擦性能的匹配性对制动失效也有重要影响。迄今，高速制动盘／片表面动态失效的机理尚不清楚。周志勇等人在分析石油钻机盘式刹车热应力及温度场

7、特征的基础上，指出热疲劳与蠕变的交互作用式制动盘失效的主要机理。同样是对石油钻机，郭公喜等人通过对盘式刹车制动盘失效现象的分析，从制动盘的材料、受力、受热、摩擦磨损等多方面论证制动盘失效的主要原因是摩擦磨损，而不是热疲劳和蠕变的结果。李继山等人调查了“中华之星”及“先锋号”上用的高速制动盘裂纹状况，并对制动盘裂纹萌生及扩展机理进行了探索。发现裂纹剖面宏观形貌特征与制动盘裂纹扩展规律之间存在一定的关联。尚未能提出制动过程机耦合温度场、应力场对材料的损伤机理，未能提出高速列车制动盘寿命评估，性能预测方法，未能提出解决高速列车制动盘热疲劳失效的根本方法。王文静采用自行

8、设计的热疲劳试验装置，试