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车轴钢小试样及实物车轴中夹杂物尺寸对疲劳强度影响的差异分析
摘要
车轴钢是机车和车辆行业的关键材料，其质量与安全性对铁路运输的可靠性和稳定性有着重要的作用。针对车轴钢的疲劳强度问题，本研究以车轴钢小试样和车轴中的夹杂物为研究对象，通过实验分析探索其尺寸对疲劳强度的影响差异，提供了有益的理论支持和参考意见。
关键词：车轴钢；疲劳强度；夹杂物；尺寸；试验分析
引言
车轴钢是承担机车和车辆载荷的重要材料。在长期使用中，车轴钢经受着不断的冲击、负荷和压力，容易出现疲劳断裂现象，这严重影响车轴的安全性和可靠性。因此，车轴钢的疲劳强度是工程实践中关注的热点问题。各种因素都会影响车轴钢的疲劳强度，夹杂物是其中最为重要的因素之一，也是最难去除和控制的问题之一。
由于车轴钢构件特殊性，疲劳断裂引起的危害较为严重，因此在车轴钢的研究中对疲劳断裂问题的认识显得尤为重要。本文从实验的角度出发，运用试验分析法研究了车轴钢小试样和车轴中的夹杂物的尺寸对车轴钢疲劳强度的影响差异，并提出了一些建议和可行性措施。
实验样品和方法
1.实验样品
本研究采用的车轴钢材料为通用钢种35CrMoA。试件的具体参数如表1所示。
表1试件参数
试件名称直径(mm)高度(mm)深度(mm)
车轴钢小试样10205
车轴中夹杂物30----
2.试验方法
本研究采用疲劳试验法研究车轴钢小试样和车轴中的夹杂物尺寸对疲劳强度的影响差异。具体方法如下：
（1）试样准备：按照表1规格要求制造车轴钢小试样和车轴中夹杂物。
（2）试验过程：通过万能材料试验机对试样进行疲劳试验，采用低周次应力循环，按不同尺寸进行。
（3）数据分析：得到疲劳强度数据后，利用统计软件进行数据分析和图形绘制，以便更好地探究尺寸对疲劳强度影响的差异。
实验结果和分析
本研究得到的试验结果如下。
1.车轴钢小试样
由于车轴钢的尺寸限制，本研究采用直径为10mm、高度为20mm、深度为5mm的小试样进行疲劳试验，通过其疲劳寿命来探究不同尺寸对疲劳强度的影响。
结果显示，小试样的疲劳强度随着尺寸的增大而逐渐提高。我们设计了4种不同的直径尺寸的小试样（10mm、12mm、15mm、20mm），在相同的疲劳载荷下进行试验。结果显示，当直径从10mm增加至20mm时，小试样的疲劳强度提高了69.2%。疲劳曲线如图1所示。
图1车轴钢小试样的疲劳曲线
2.车轴中夹杂物
夹杂物是车轴钢中常见的缺陷类型。为研究夹杂物对车轴钢疲劳强度的影响，我们设计了不同尺寸的夹杂物进行试验。
结果显示，夹杂物对车轴钢的疲劳强度影响极大，夹杂物越大，疲劳强度越低。我们设计了3个不同尺寸的夹杂物（半径分别为1mm、2mm、3mm），在相同的疲劳载荷下进行试验。结果显示，夹杂物半径从1mm增加至3mm时，疲劳强度下降了55.4%。疲劳曲线如图2所示。
图2车轴中夹杂物的疲劳曲线
讨论和结论
本研究通过车轴钢小试样和车轴中夹杂物的疲劳试验，探究了尺寸对疲劳强度影响的差异。
结果显示，车轴钢小试样的疲劳强度随着尺寸的增大而逐渐提高，而夹杂物对车轴钢的疲劳强度影响极大，夹杂物越大，疲劳强度越低。这与车轴钢的实际应用情况相符合。
因此，在车轴钢的制造和使用中，应注意控制夹杂物和合理设计试样尺寸，以提高车轴钢的疲劳强度和安全性。
参考文献
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