Actual Problems in Machine Building 2015 No. 2

Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 376 Методика исследований Для моделирования взаимодействия поперечных трещин с контактной нагрузкой от колеса (диаметром 240 мм) использовали методику работы [2], схема которой приведена на рис. 1. Примем длину контактной площадки за 2а, глубину верхней и нижней вершины трещины обозначим как h и H. Исследование проводили с поперечными подповерхностными трещинами шириной 0,1 мм и длиной 2 мм и поверхностными трещинами с наклоном 45 0 к поверхности катания. Рис. 1 . Схема нагружения образца с поперечной трещиной на глубине H. Исследование [3] проводили на эпоксидных пластинах размером 180×15×1,2 мм, в которых создавали поперечные трещины (от отверстия диаметром 0,1 мм с помощью алмазной пасты на молибденовой проволоке длиной 200 мм и диаметром 0,1 мм создавали трещину длиной 2 мм, с радиусом 0,05 мм). На КСП-7 (координатно-сихронном поляриметре) перемещали образец, по которому перекатывалось колесо диаметром 240 мм, 2а = 8 мм (свободное качение). Обработка результатов проводилась по методике, приведенной в [5]. Результаты и обсуждение Анализ результатов, полученных на образцах с вертикально ориентированной трещиной на сплошном основании На рис. 2 приведены изохромы, возникающие при контакте «колесо – пластина с подповерхностной трещиной». У верхней вершины внутренней поперечной трещины (ВПТ) (ее глубина h cоставляет от 0,25а до 0,5а) напряженное состояние ниже среднего, с преобладанием К 1 > К 2 на дальности от контактной площадки (КП) до вершины трещины L=а, К 2 = 55 %, а при L=а…0,5а, К 2 = 60…70 %. Ближе к КП над вершиной ВПТ получить четкую картину изохроматического узора не удалось. У нижней вершины ВПТ (глубина h=а) напряжения более высокие (на дальности до вершины L=а, К 2 =35% (N=5 изохром)). При дальнейшем уменьшении L=0,25а…0а происходит постепенное снижение К 2 и резкое понижение К 1 , и на расстоянии L=0,12а, К 2 по величине даже превосходит К 1 (N=3). При дальнейшем уменьшении L=0,25а – 0а, происходит резкое изменение изохроматического рисунка (резкое увеличение К 1 (N=3)). При L=а, К 2 до 10 %, при похождении центра пятна КП за трещину картина повторяется в обратной последовательности. По-видимому, наиболее опасно с точки зрения роста трещины вниз является положение центра пятна КП на расстоянии L= 0,12а до L=а, т.е. начало накатывания колеса на трещину, при этом К 2 =35 %.