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Efecto de las Tensiones Residuales en la Vida Útil por Fatiga de las Ruedas y Validación Experimental

Autores: Jiang, Qingshan; Zhao, Zhiwen; Xu, Zhilong; Sun, Jie; Chen, Xiuyu; Su, Bosheng; Zhao, Zhenye; Jiang, Wanbiao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Efecto de las Tensiones Residuales en la Vida Útil por Fatiga de las Ruedas y Validación Experimental


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Ruedas de acero
Fracturas por fatiga
Tensión residual
Modelo de simulación
Vida útil por fatiga
Rodadura de llantas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 34

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las ruedas de acero, que consisten en llantas y radios, son partes importantes que soportan carga en los vehículos, y la precisión en la estimación de la vida de las fracturas por fatiga determina directamente la estabilidad y seguridad cuando se aplican en la industria del transporte. La forma más común de fallo es la fractura por fatiga. La fuerte deformación elástica-plástica durante el proceso de conformado por rodillo de la llanta genera un campo de tensión residual en su capa superficial, lo que cambia la distribución real de tensiones en la llanta cuando está cargada y, por lo tanto, afecta la vida por fatiga de la rueda de acero. En este trabajo, se utilizó el software ABAQUS para establecer un modelo de simulación de rodado de llanta para obtener la distribución del campo de tensión residual después de la conformación y compararlo con la tensión residual real en la superficie conformada de la llanta para verificar la fiabilidad del modelo. Con base en este establecimiento del modelo, se calcularon por separado las áreas de peligro de servicio y las tensiones máximas de las ruedas de acero con o sin campos de tensión residual superpuestos, y se predijeron sus vidas por fatiga por separado utilizando el método de tensión-deformación local. Los resultados de la simulación muestran que la tensión máxima de la llanta antes y después de que ocurre la tensión residual superpuesta se encuentra en el área de la parte inferior de la ranura, lo que es consistente con la ubicación real del fallo. Sin embargo, la tensión máxima después de la superposición aumentó de 120.7 MPa a 332.9 MPa, y la vida calculada correspondiente disminuyó de 158,340,000 a 459,500 ciclos, lo que está más cerca de los resultados de las pruebas reales. Los resultados del estudio pueden proporcionar una base teórica para el diseño ligero y la mejora de procesos de las ruedas de acero para automóviles.

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