TB/T 3463-2016
基本信息
标准号： TB/T 3463-2016
中文名称：铁道车辆车轮强度评定方法
标准类别：铁路运输行业标准(TB)
标准状态：现行
出版语种：简体中文
下载格式：.zip .pdf
下载大小：9344537
标准分类号
关联标准
出版信息
相关单位信息
标准简介
TB/T 3463-2016.Evaluation method for wheel strength of rolling stock.
1范围
TB/T 3463规定了铁道客车和货车整体车轮的强度评定方法的载荷工况、计算模型及材料参数、强度校核准则。
TB/T 3463适用于标准轨距,轴重小于或等于32.5t的货车和非踏面制动的客车用整体车轮的强度评定。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
TB/T 1013碳素 钢铸钢车轮
TB/T 2708铁路快速客 车辗钢整体车轮技术条件
TB/T 2817铁道车辆用辗 钢整体车轮技术条件
3符号及计量单位
表1给出了各物理量的符号和计量单位。
4计算模型及材料参数
4.1计算模型
应采用有限单元法计算车轮应力。模型应包括车轮和车轴(可以是不影响车轮计算结果的简化车轴),应考虑轮轴过盈配合的影响,轮轴配合过盈量按设计值的平均值选取;辐板厚度按下差尺寸取值(铸钢车轮为了消除缺陷而设定的辐板厚度最小值不作为下差尺寸) ,辐板厚度公差无标注时按名义尺寸计算;车轮直径按磨耗到限尺寸(踏面廓形按新轮踏面绘制)、其他部位按名义尺寸取值计算。有限元网格应保证计算结果的收敛,收敛精度不应大于1.5%。机械载荷以集中力的方式施加。车轮温度计算时,热载荷在踏面85 mm宽度上均匀施加,根据需求确定热输入面是否参与散热(不参与散热的温度和应力计算结果比参与散热高) ,不考虑热辐射的影响。
1范围
TB/T 3463规定了铁道客车和货车整体车轮的强度评定方法的载荷工况、计算模型及材料参数、强度校核准则。
TB/T 3463适用于标准轨距,轴重小于或等于32.5t的货车和非踏面制动的客车用整体车轮的强度评定。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
TB/T 1013碳素 钢铸钢车轮
TB/T 2708铁路快速客 车辗钢整体车轮技术条件
TB/T 2817铁道车辆用辗 钢整体车轮技术条件
3符号及计量单位
表1给出了各物理量的符号和计量单位。
4计算模型及材料参数
4.1计算模型
应采用有限单元法计算车轮应力。模型应包括车轮和车轴(可以是不影响车轮计算结果的简化车轴),应考虑轮轴过盈配合的影响,轮轴配合过盈量按设计值的平均值选取;辐板厚度按下差尺寸取值(铸钢车轮为了消除缺陷而设定的辐板厚度最小值不作为下差尺寸) ,辐板厚度公差无标注时按名义尺寸计算;车轮直径按磨耗到限尺寸(踏面廓形按新轮踏面绘制)、其他部位按名义尺寸取值计算。有限元网格应保证计算结果的收敛,收敛精度不应大于1.5%。机械载荷以集中力的方式施加。车轮温度计算时,热载荷在踏面85 mm宽度上均匀施加,根据需求确定热输入面是否参与散热(不参与散热的温度和应力计算结果比参与散热高) ,不考虑热辐射的影响。
标准图片预览
标准内容
ICS43.040.60
中华人民共和国铁道行业标准
TB/T3463-2016
铁道车辆车轮强度评定方法
Evaluation method for wheel strength of rolling stock2016-09-30发布
万方数据
国家铁路局发布
2017-04-01实施
规范性引用文件
3符号及计量单位
4载荷工况
5计算模型及材料参数
5.1计算模型
5.2材料参数
6强度校核准则
6.1强度校核要求
6.2静强度校核准则
6.3疲劳强度校核准则
附录A（规范性附录）车轮静强度许用应力和应力变化量许用值A.1车轮静强度许用应力：
A.2车轮辐板应力变化量许用值
附录B（资料性附录）HES.型车轮计算示例B.1相关计算参数及轮轴结构尺寸·.
有限元模型
万方数据
TB/T3463—2016
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由中国铁道科学研究院标准计量研究所提出并归口。TB/T3463-2016
本标准起草单位：中车青岛四方车辆研究所有限公司、大同爱碧玺铸造有限公司、马鞍山钢铁股份有限责任公司、太原重工轨道交通设备有限公司、信阳同合车轮有限公司。本标准主要起草人：刘会英、赵雷、刘彦磊、钟斌、王群娣、王涛、姜英、韩立。m
万方数据
iiKAoNiKAca
1范围
铁道车辆车轮强度评定方法
TB/T3463—2016
本标准规定了铁道客车和货车整体车轮的强度评定方法的载荷工况、计算模型及材料参数、强度校核准则。
本标准适用于标准轨距，轴重小于或等于32.5t的货车和非踏面制动的客车用整体车轮的强度评定。
规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。TB/T1013碳素钢铸钢车轮
TB/T2708铁路快速客车辗钢整体车轮技术条件TB/T2817铁道车辆用镶钢整体车轮技术条件符号及计量单位
表1给出了各物理量的符号和计量单位。表1物理量的符号和计量单位
万方数据
物理量符号
物理量名称
比热容
弹性模量
轮轨横向力，i=2,3
轮轨垂向力，i=1,2,3
重力加速度
对流换热系数
导热系数
车轮磨耗到限名义滚动圆半径
热输人时间
瞬时温度
初始温度
环境温度
最高运行速度
热功率
材料密度
单位名称
焦耳每千克摄氏度
米每二次方秒
瓦每平方米摄氏度
瓦每米摄氏度
摄氏度
摄氏度
摄氏度
米每秒
千克每立方米
单位符号
J/(kg.℃)
W/(m2.℃)
W/(m-℃)
iiKAoNi KAca
TB/T 3463—2016
物理量符号
载荷工况
物理量的符号和计量单位（续）表1
物理量名称
泊松比
线热膨胀系数
第1主应力
第2主应力
第3主应力
静强度等效应力
应力变化量i=1,2;j=1,2
辐板静强度许用应力
轮辋内侧静强度许用应力
轮辋静强度许用应力
应力变化量许用值
对于非踏面制动车轮，只有工况1～工况3三种载荷工况：工况1：直线工况
该工况的载荷见公式（1）～公式（2）。轮对角速度：
轮轨垂向力：
工况2：曲线工况
该工况的载荷见公式(3）～公式（5）。轮对角速度：
轮轨垂向力：
轮轨横向力：
工况3：道岔工况
该工况的载荷见公式（6）～公式（8）。轮对角速度：
轮轨垂向力：
a=Vam/r
Fa=0.625P·g
W=Va/r
Fa=0.625P·g
F,=0.35Pg
a=Vmax/r
Fa=0.625P-g
单位名称
每摄氏度
单位符号
（3）
Fra=0.21P-g
轮轨横向力：
4.2对于踏面制动车轮共有六种载荷工况，除上面工况1~工况3外，还有下列三种工况：工况4：制动热载荷工况
该工况的载荷见公式(9)和表2。轮对角速度：
热载荷：（W,）
工况5：直线制动工况
@=Vmax/r
该工况的载荷见公式（10）~公式（11)和表2。轮对角速度：
万方数据
=Vmax/r
（10）
iiKAoNiKAca
轮轨垂向力：
热载荷：（W,t）
工况6：曲线制动工况
F=0.625P-g
该工况的载荷见公式（12）～公式（14）和表2。轮对角速度：
轮轨垂向力：
轮轨横向力：
热载荷：（Wt）
u=Vm/r
Fa=0.625P-g
Fa=0.35P·g
制动热功率及热输人时间见表2，断面上各载荷作用位置见图1。表2制动热功率及热输入时间
热功率W
21 921
TB/T3463—2016
（11)
注：当轴重大于21t且小于32.51时，制动热功率根据表中两相邻轴重和热功率进行线性插值，如23t可用21t、25t的轴重和热功率进行线性插值。单位为毫米
（热载荷输人范围）
图1断面上载荷作用位置
5计算模型及材料参数
5.1计算模型
应采用有限单元法计算车轮应力。模型应包括车轮和车轴（可以是不影响车轮计算结果的简化车轴），应考虑轮轴过盈配合的影响，轮轴配合过盈量按设计值的平均值选取；辐板厚度按下差尺寸取值（铸钢车轮为了消除缺陷而设定的辐板厚度最小值不作为下差尺寸），辐板厚度公差无标注时按名义尺寸计算；车轮直径按磨耗到限尺寸（踏面廓形按新轮踏面绘制）、其他部位按名义尺寸取值计算。有限元网格应保证计算结果的收敛，收敛精度不应大于1.5%。机械载荷以集中力的方式施加。车轮温度计算时，热载荷在踏面85mm宽度上均匀施加，根据需求确定热输入面是否参与散热（不参与散热的温3
万方数据
HiiKAoNi KAca
TB/T3463—2016
度和应力计算结果比参与散热高），不考虑热辐射的影响。5.2材料参数
材料比热容、导热系数和线热胀系数见公式（15）~公式（17）。材料比热：
导热系数：
线热膨胀系数：
其他材料参数如下：
初始温度T：24℃
材料密度p：7833kg/m
C,=0.3919T+434.0204
A=0.0187T+48.3013
α,=(0. 006 5T +10. 645 2) ×10 -6对流换热系数h：22.713W/（m2.℃）环境温度T：24℃
弹性模量E:2.0×10″Pa
泊松比±：0.3
6强度校核准则
6.1强度校核要求
踏面制动的车轮应进行静强度校核和疲劳强度校核：非踏面制动车轮只进行疲劳强度校核。6.2静强度校核准则
车轮的静强度用VonMises等效应力α，进行校核，o。计算公式见公式（18）。(,-02)\+(2-0)+(0,-,)
校核部位见图2。
区域3(轮辋内侧)
区域1（辐板））
区域2（除区域3以外轮辆）
注：区域2和区域3的分界线为图2中过轮缘顶点的水平线。图2强度校核部位
（17)
图2中区域1.只对工况5和工况6进行校核。该区域所有点的静强度VonMises等效应力应小于辐板的静强度许用应力，即：。<[o,]。图2中区域2和区域3，只对工况3进行校核。区域2为除区域3以外的轮辋，该区域所有点的静强度VonMises等效应力应小于轮辋的静强度许用应力，即：α。<［α.]；区域3为轮辋内侧部位，该区域所有点的静强度VonMises等效应力应小于轮辋内侧的静强度许用应力，即：Q。不同钢号车轮静强度许用应力［α]、[α］和[α］见附录A。4wwW.bzxz.Net
万方数据
-iiKAoNiKAca
6.3疲劳强度校核准则
6.3.1原理
TB/T3463—2016
在实际运行中，车轮的应力变化比较复杂。一方面，由于转动，车轮上载荷作用位置在圆周上不断发生变化，即使载荷数值恒定不变，其上各点的应力也将随着车轮的转动而呈交变应力状态。另一方面，车轮将经历各种不同的载荷工况（直线工况、曲线工况、道岔工况等），即使车轮不转动，由于载荷工况的变化，各点的应力也将呈交变应力状态。车轮各点的应力由这两种应力的选加而成。
疲劳强度校核的基本原理是：计算在工况1、工况2、工况3这三种载荷工况下、转动过程中（即三种载荷工况作用在整个圆周的多个断面上）车轮的应力变化量，辐板上各点的应力变化量应小于应力变化量许用值。
本标准采用主应力方向的应力变化量进行疲劳强度校核。6.3.2应力变化量计算方法
应在车轮圆周n个断面上依次施加工况1，工况2、工况3这三种载荷工况（每个断面上都依次施加三种载荷），求解每个载荷工况下车轮的应力场，车轮上每个点可得到3n组应力张量。施加的载荷面数n越大，计算结果越精确，所施加的载荷面数n应使得应力变化量达到收敛。按照公式（19）~公式(22)计算各点的应力变化量Agg：Aou=duma-Cumin
Ad12=C12mu-012min
A02=021max-021min
式中：
Tilmax
Q22max
C12max
C2lmax
Ou1min
C22min
C12min
A022=022mx-022min
上述3n组应力张量中最大的の1；上述3n组应力张量中最大的α2；（19)
（20)
（21)
（22)
在1m所在的工况下的最大2（例如1m发生在曲线工况，那么12m为所有曲线工况中的最大2)；
-在αma所在的工况下的最大，（例如2m发生在曲线工况，那么021m为所有曲线工况中的最大的,)；
将上述3n组应力张量分别向1m方向投影，C1min为这些投影值中的最小值；-将上述3n组应力张量分别向22m方向投影，α22mim为这些投影值中的最小值；将上述3n组应力张量分别向1zma方向投影，12min为这些投影值中的最小值；-将上述3n组应力张量分别向21m方向投影，α21min为这些投影值中的最小值。C21min
应力投影值（α，）的计算见公式(23)：『Ty
(u）,=
Tyrd,Ty
[mgng]
LTTyO,Lnu-
式中：
T群の，T为某一节点的应力张量：LTTayO』
（23)
[lmng](i=1,2j=1,2）分别为011max022ma>012maxV21mx的单位向量。如果车轮为轴对称结构，所划分的三维网格也是轴对称的，可以只在一个断面上依次施加工况1、工况2工况3。假设一个圆周上有n个节点，可通过同一圆周上n个节点的3m组应力张量计算该圆周5
万方数据
- KAoNi KAca
TB/T3463—2016
上的应力变化量，计算方法同上，此时应力变化量应在柱坐标系下计算。6.3.3校核准则
校核部位为图2的区域1，该区域中各点的应力变化量应小于应力变化量许用值，即A<[Aa]。
不同钢号车轮应力变化量许用值[o]见附录A。附录B给出了HESA型车轮计算示例。6
万方数据
-iiiKAoNiKAca
A.1车轮静强度许用应力
附录A
（规范性附录）
车轮静强度许用应力和应力变化量许用值TB/T3463—2016
符合TB/T1013的ZL-B和ZL-C、TB/T2817和TB/T2708中的CL60车轮钢，以及符合有关规定的CL65、CL65K和CL70车轮钢许用应力见附表A.1。表A.1
静强度许用应力
CL60、ZL-B和ZL-C钢号的静强度许用应力[o,]为规范性数值,其他均为推荐性数值。A.2
车轮辐板应力变化量许用值
单位为兆帕
车轮辐板进行喷丸强化处理或辐板表面粗糙度小于或等于3.2um，符合TB/T1013的ZL-B和ZL-C、TB/T2817和TB/T2708中的CL60车轮钢以及符合有关规定的CL65、CL65K和CL70车轮钢辐板应力变化量许用值见附表A.2。表A.2车轮辐板应力变化量许用值钢
CL60、ZL-B和ZL-C钢号辐板应力变化量许用值[4α]为规范性数值，其他均为推荐性数值。万方数据
单位为兆帕
TB/T3463—2016
B.1相关计算参数及轮轴结构尺寸轴重：25t
车辆最高运行速度：120km/h
附录B
（资料性附录）
HES.型车轮计算示例
轮轴单边配合过盈量平均值：0.12075mm磨耗到限轮辋厚度：23mm
轮轴内侧突悬量：5.5mm
HES.型车轮的结构尺寸见图B.1,RE型车轴结构尺寸见图B.2。19740
万方数据
HES，型车轮轮辋磨耗到限结构尺寸266.5
图B.2REz型车轴结构尺寸
LM型踏面
单位为毫米
单位为毫米
B.2有限元模型
TB/T3463—2016
采用有限元软件进行计算。利用结构和载荷的对称性取1/2车轮和1/4根车轴建模。轮轴采用8节点六面体单元划分，过盈配合采用接触单元模拟。为了考察结果的收敛性，建立了两种网格模型一—细网格和粗网格。细网格整个模型共划分为100020个单元、110057个节点（辐板：沿径向方向单元长度为3mm左右、最大应力变化量处沿厚度方向单元最小长度为1mm左右，1/2车轮圆周方向共划分成60等分），有限元网格见图B.3。粗网格整个模型共划分为72616个单元、67230个节点（辐板：沿径向方向单元长度为3mm左右、沿厚度方向单元最小长度为1.4mm左右，1/2车轮圆周方向共划分成45等分）。
计算工况为规定的6种载荷工况。各载荷工况约束条件相同，即在对称面上施加对称约束，车轴中央横截面上所有节点施加零位移约束。机械载荷只在对称面上施加。热载荷施加在热输人面上，车轮外表面（包括热输人面）均进行散热，对称面为绝热面。图B.3有限元网格
B.3结果
两种网格应力计算结果见表B.1。表B.1
网格模型
细网格
粗网格
两种网格应力计算结果
各工况辐板最大VonMises等效应力道盆
制动热载荷
直线制动
曲线制动
单位为兆帕
辐板最大应力变化量
从表B.1可以看出，两种网格计算结果的最大相对误差为1.44%，满足标准要求。细网格温度和各工况下的应力及应力变化量分布见图B.4~B.15。万方数据
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中华人民共和国铁道行业标准
TB/T3463-2016
铁道车辆车轮强度评定方法
Evaluation method for wheel strength of rolling stock2016-09-30发布
万方数据
国家铁路局发布
2017-04-01实施
规范性引用文件
3符号及计量单位
4载荷工况
5计算模型及材料参数
5.1计算模型
5.2材料参数
6强度校核准则
6.1强度校核要求
6.2静强度校核准则
6.3疲劳强度校核准则
附录A（规范性附录）车轮静强度许用应力和应力变化量许用值A.1车轮静强度许用应力：
A.2车轮辐板应力变化量许用值
附录B（资料性附录）HES.型车轮计算示例B.1相关计算参数及轮轴结构尺寸·.
有限元模型
万方数据
TB/T3463—2016
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由中国铁道科学研究院标准计量研究所提出并归口。TB/T3463-2016
本标准起草单位：中车青岛四方车辆研究所有限公司、大同爱碧玺铸造有限公司、马鞍山钢铁股份有限责任公司、太原重工轨道交通设备有限公司、信阳同合车轮有限公司。本标准主要起草人：刘会英、赵雷、刘彦磊、钟斌、王群娣、王涛、姜英、韩立。m
万方数据
iiKAoNiKAca
1范围
铁道车辆车轮强度评定方法
TB/T3463—2016
本标准规定了铁道客车和货车整体车轮的强度评定方法的载荷工况、计算模型及材料参数、强度校核准则。
本标准适用于标准轨距，轴重小于或等于32.5t的货车和非踏面制动的客车用整体车轮的强度评定。
规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。TB/T1013碳素钢铸钢车轮
TB/T2708铁路快速客车辗钢整体车轮技术条件TB/T2817铁道车辆用镶钢整体车轮技术条件符号及计量单位
表1给出了各物理量的符号和计量单位。表1物理量的符号和计量单位
万方数据
物理量符号
物理量名称
比热容
弹性模量
轮轨横向力，i=2,3
轮轨垂向力，i=1,2,3
重力加速度
对流换热系数
导热系数
车轮磨耗到限名义滚动圆半径
热输人时间
瞬时温度
初始温度
环境温度
最高运行速度
热功率
材料密度
单位名称
焦耳每千克摄氏度
米每二次方秒
瓦每平方米摄氏度
瓦每米摄氏度
摄氏度
摄氏度
摄氏度
米每秒
千克每立方米
单位符号
J/(kg.℃)
W/(m2.℃)
W/(m-℃)
iiKAoNi KAca
TB/T 3463—2016
物理量符号
载荷工况
物理量的符号和计量单位（续）表1
物理量名称
泊松比
线热膨胀系数
第1主应力
第2主应力
第3主应力
静强度等效应力
应力变化量i=1,2;j=1,2
辐板静强度许用应力
轮辋内侧静强度许用应力
轮辋静强度许用应力
应力变化量许用值
对于非踏面制动车轮，只有工况1～工况3三种载荷工况：工况1：直线工况
该工况的载荷见公式（1）～公式（2）。轮对角速度：
轮轨垂向力：
工况2：曲线工况
该工况的载荷见公式(3）～公式（5）。轮对角速度：
轮轨垂向力：
轮轨横向力：
工况3：道岔工况
该工况的载荷见公式（6）～公式（8）。轮对角速度：
轮轨垂向力：
a=Vam/r
Fa=0.625P·g
W=Va/r
Fa=0.625P·g
F,=0.35Pg
a=Vmax/r
Fa=0.625P-g
单位名称
每摄氏度
单位符号
（3）
Fra=0.21P-g
轮轨横向力：
4.2对于踏面制动车轮共有六种载荷工况，除上面工况1~工况3外，还有下列三种工况：工况4：制动热载荷工况
该工况的载荷见公式(9)和表2。轮对角速度：
热载荷：（W,）
工况5：直线制动工况
@=Vmax/r
该工况的载荷见公式（10）~公式（11)和表2。轮对角速度：
万方数据
=Vmax/r
（10）
iiKAoNiKAca
轮轨垂向力：
热载荷：（W,t）
工况6：曲线制动工况
F=0.625P-g
该工况的载荷见公式（12）～公式（14）和表2。轮对角速度：
轮轨垂向力：
轮轨横向力：
热载荷：（Wt）
u=Vm/r
Fa=0.625P-g
Fa=0.35P·g
制动热功率及热输人时间见表2，断面上各载荷作用位置见图1。表2制动热功率及热输入时间
热功率W
21 921
TB/T3463—2016
（11)
注：当轴重大于21t且小于32.51时，制动热功率根据表中两相邻轴重和热功率进行线性插值，如23t可用21t、25t的轴重和热功率进行线性插值。单位为毫米
（热载荷输人范围）
图1断面上载荷作用位置
5计算模型及材料参数
5.1计算模型
应采用有限单元法计算车轮应力。模型应包括车轮和车轴（可以是不影响车轮计算结果的简化车轴），应考虑轮轴过盈配合的影响，轮轴配合过盈量按设计值的平均值选取；辐板厚度按下差尺寸取值（铸钢车轮为了消除缺陷而设定的辐板厚度最小值不作为下差尺寸），辐板厚度公差无标注时按名义尺寸计算；车轮直径按磨耗到限尺寸（踏面廓形按新轮踏面绘制）、其他部位按名义尺寸取值计算。有限元网格应保证计算结果的收敛，收敛精度不应大于1.5%。机械载荷以集中力的方式施加。车轮温度计算时，热载荷在踏面85mm宽度上均匀施加，根据需求确定热输入面是否参与散热（不参与散热的温3
万方数据
HiiKAoNi KAca
TB/T3463—2016
度和应力计算结果比参与散热高），不考虑热辐射的影响。5.2材料参数
材料比热容、导热系数和线热胀系数见公式（15）~公式（17）。材料比热：
导热系数：
线热膨胀系数：
其他材料参数如下：
初始温度T：24℃
材料密度p：7833kg/m
C,=0.3919T+434.0204
A=0.0187T+48.3013
α,=(0. 006 5T +10. 645 2) ×10 -6对流换热系数h：22.713W/（m2.℃）环境温度T：24℃
弹性模量E:2.0×10″Pa
泊松比±：0.3
6强度校核准则
6.1强度校核要求
踏面制动的车轮应进行静强度校核和疲劳强度校核：非踏面制动车轮只进行疲劳强度校核。6.2静强度校核准则
车轮的静强度用VonMises等效应力α，进行校核，o。计算公式见公式（18）。(,-02)\+(2-0)+(0,-,)
校核部位见图2。
区域3(轮辋内侧)
区域1（辐板））
区域2（除区域3以外轮辆）
注：区域2和区域3的分界线为图2中过轮缘顶点的水平线。图2强度校核部位
（17)
图2中区域1.只对工况5和工况6进行校核。该区域所有点的静强度VonMises等效应力应小于辐板的静强度许用应力，即：。<[o,]。图2中区域2和区域3，只对工况3进行校核。区域2为除区域3以外的轮辋，该区域所有点的静强度VonMises等效应力应小于轮辋的静强度许用应力，即：α。<［α.]；区域3为轮辋内侧部位，该区域所有点的静强度VonMises等效应力应小于轮辋内侧的静强度许用应力，即：Q。
万方数据
-iiKAoNiKAca
6.3疲劳强度校核准则
6.3.1原理
TB/T3463—2016
在实际运行中，车轮的应力变化比较复杂。一方面，由于转动，车轮上载荷作用位置在圆周上不断发生变化，即使载荷数值恒定不变，其上各点的应力也将随着车轮的转动而呈交变应力状态。另一方面，车轮将经历各种不同的载荷工况（直线工况、曲线工况、道岔工况等），即使车轮不转动，由于载荷工况的变化，各点的应力也将呈交变应力状态。车轮各点的应力由这两种应力的选加而成。
疲劳强度校核的基本原理是：计算在工况1、工况2、工况3这三种载荷工况下、转动过程中（即三种载荷工况作用在整个圆周的多个断面上）车轮的应力变化量，辐板上各点的应力变化量应小于应力变化量许用值。
本标准采用主应力方向的应力变化量进行疲劳强度校核。6.3.2应力变化量计算方法
应在车轮圆周n个断面上依次施加工况1，工况2、工况3这三种载荷工况（每个断面上都依次施加三种载荷），求解每个载荷工况下车轮的应力场，车轮上每个点可得到3n组应力张量。施加的载荷面数n越大，计算结果越精确，所施加的载荷面数n应使得应力变化量达到收敛。按照公式（19）~公式(22)计算各点的应力变化量Agg：Aou=duma-Cumin
Ad12=C12mu-012min
A02=021max-021min
式中：
Tilmax
Q22max
C12max
C2lmax
Ou1min
C22min
C12min
A022=022mx-022min
上述3n组应力张量中最大的の1；上述3n组应力张量中最大的α2；（19)
（20)
（21)
（22)
在1m所在的工况下的最大2（例如1m发生在曲线工况，那么12m为所有曲线工况中的最大2)；
-在αma所在的工况下的最大，（例如2m发生在曲线工况，那么021m为所有曲线工况中的最大的,)；
将上述3n组应力张量分别向1m方向投影，C1min为这些投影值中的最小值；-将上述3n组应力张量分别向22m方向投影，α22mim为这些投影值中的最小值；将上述3n组应力张量分别向1zma方向投影，12min为这些投影值中的最小值；-将上述3n组应力张量分别向21m方向投影，α21min为这些投影值中的最小值。C21min
应力投影值（α，）的计算见公式(23)：『Ty
(u）,=
Tyrd,Ty
[mgng]
LTTyO,Lnu-
式中：
T群の，T为某一节点的应力张量：LTTayO』
（23)
[lmng](i=1,2j=1,2）分别为011max022ma>012maxV21mx的单位向量。如果车轮为轴对称结构，所划分的三维网格也是轴对称的，可以只在一个断面上依次施加工况1、工况2工况3。假设一个圆周上有n个节点，可通过同一圆周上n个节点的3m组应力张量计算该圆周5
万方数据
- KAoNi KAca
TB/T3463—2016
上的应力变化量，计算方法同上，此时应力变化量应在柱坐标系下计算。6.3.3校核准则
校核部位为图2的区域1，该区域中各点的应力变化量应小于应力变化量许用值，即A<[Aa]。
不同钢号车轮应力变化量许用值[o]见附录A。附录B给出了HESA型车轮计算示例。6
万方数据
-iiiKAoNiKAca
A.1车轮静强度许用应力
附录A
（规范性附录）
车轮静强度许用应力和应力变化量许用值TB/T3463—2016
符合TB/T1013的ZL-B和ZL-C、TB/T2817和TB/T2708中的CL60车轮钢，以及符合有关规定的CL65、CL65K和CL70车轮钢许用应力见附表A.1。表A.1
静强度许用应力
CL60、ZL-B和ZL-C钢号的静强度许用应力[o,]为规范性数值,其他均为推荐性数值。A.2
车轮辐板应力变化量许用值
单位为兆帕
车轮辐板进行喷丸强化处理或辐板表面粗糙度小于或等于3.2um，符合TB/T1013的ZL-B和ZL-C、TB/T2817和TB/T2708中的CL60车轮钢以及符合有关规定的CL65、CL65K和CL70车轮钢辐板应力变化量许用值见附表A.2。表A.2车轮辐板应力变化量许用值钢
CL60、ZL-B和ZL-C钢号辐板应力变化量许用值[4α]为规范性数值，其他均为推荐性数值。万方数据
单位为兆帕
TB/T3463—2016
B.1相关计算参数及轮轴结构尺寸轴重：25t
车辆最高运行速度：120km/h
附录B
（资料性附录）
HES.型车轮计算示例
轮轴单边配合过盈量平均值：0.12075mm磨耗到限轮辋厚度：23mm
轮轴内侧突悬量：5.5mm
HES.型车轮的结构尺寸见图B.1,RE型车轴结构尺寸见图B.2。19740
万方数据
HES，型车轮轮辋磨耗到限结构尺寸266.5
图B.2REz型车轴结构尺寸
LM型踏面
单位为毫米
单位为毫米
B.2有限元模型
TB/T3463—2016
采用有限元软件进行计算。利用结构和载荷的对称性取1/2车轮和1/4根车轴建模。轮轴采用8节点六面体单元划分，过盈配合采用接触单元模拟。为了考察结果的收敛性，建立了两种网格模型一—细网格和粗网格。细网格整个模型共划分为100020个单元、110057个节点（辐板：沿径向方向单元长度为3mm左右、最大应力变化量处沿厚度方向单元最小长度为1mm左右，1/2车轮圆周方向共划分成60等分），有限元网格见图B.3。粗网格整个模型共划分为72616个单元、67230个节点（辐板：沿径向方向单元长度为3mm左右、沿厚度方向单元最小长度为1.4mm左右，1/2车轮圆周方向共划分成45等分）。
计算工况为规定的6种载荷工况。各载荷工况约束条件相同，即在对称面上施加对称约束，车轴中央横截面上所有节点施加零位移约束。机械载荷只在对称面上施加。热载荷施加在热输人面上，车轮外表面（包括热输人面）均进行散热，对称面为绝热面。图B.3有限元网格
B.3结果
两种网格应力计算结果见表B.1。表B.1
网格模型
细网格
粗网格
两种网格应力计算结果
各工况辐板最大VonMises等效应力道盆
制动热载荷
直线制动
曲线制动
单位为兆帕
辐板最大应力变化量
从表B.1可以看出，两种网格计算结果的最大相对误差为1.44%，满足标准要求。细网格温度和各工况下的应力及应力变化量分布见图B.4~B.15。万方数据
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