捣镐结构对使用寿命的影响+文献综述(9)
图4.3戚墅堰捣镐模型冲击12次、15次合金片应力分布云图
4.1.1模拟结果对捣镐的使用寿命影响：
由图4.1可知，无论是多少次冲击的模拟，应力值的大小随着时间和冲击次数的增加而呈上升趋势。在某个时刻达到峰值，随后应力开始回落，捣镐基体所受最大载荷为369Mpa，硬质合金片所受最大剪切应力为40Mpa。硬质合金片Tresca应力在轴向分布曲线上起伏不大，说明了捣镐受到载荷大小的稳定性。
从图4.2不难发现，捣镐基体所受最大应力往往出现在镐身最细的一部分区域，在此区域内，没有硬质合金的包覆，应力达到峰值，受力面积相对较小，很容易在此部位出现折断的实效形式，大大降低捣镐使用寿命。
图4.3为带沟槽硬质合金片，在沟槽处具有明显的应力集中现象。在作业过程中，一方面来自镐头的应力，一方面来自其他硬质合金片对其的挤压力，此合金片必然出现裂纹，当达到失稳扩展尺寸，立即发生碎裂。缩短捣镐的使用寿命。
4.2带弯钩捣镐有限元应力场分析 图4.4 带弯钩捣镐轴向应力图
（a）捣镐基体 （b）硬质合金片
图4.5 带弯钩捣镐模型应力分布云图
4.2.1模拟结果对捣镐的使用寿命影响：
此结构捣镐镐头由于带了弯钩，到受到来自外部的载荷之后，由弯钩传入镐掌，可以从图4.5云图中看出，在斜坡结束的地方形成了一个应力集中区域，相比于戚墅堰的捣镐，位置要更靠近镐掌。结合图4.4，整个模拟过程中，出现的最大峰值为11次冲击的时候的277Mpa，而在镐身圆弧过渡处出现了范围较大的应力集中区域，判断其为整个部件的最危险断面，在捣镐真实工况中，确实存在基体在此区域内出现断裂。急剧缩短捣镐的使用寿命，增加铁路文护成本。
4.3美国镐有限元分析 图4.6 美国捣镐轴向应力图
（a）捣镐基体 （b）硬质合金片
图4.7 美国镐模型应力分布云图
4.3.1模拟结果对捣镐的使用寿命影响：
（1）与国产的捣镐不同，美国镐采用全新的结构和硬质合金片安装位置，从模拟的可视化结果中不难发现，由于斜坡的角度约为23°左右，在捣镐进行加载的时候，基体这部分所受应力全部分摊到整个平面内，只有中间小部分区域有应力，此部分也是在捣镐进行夹持过程中，所受应力略大部分，属于一般危险断面，需引起重视。
（2）叉头的设计，从冲击载荷的传递上可以分析得到，当载荷作用到合金片时，两部分叉头同时传递载荷，因此，所受载荷应力为普通国产捣镐的1/2,。显然，拥有两块结构的镐头要比单块结构的捣镐受力要均匀许多。与第二种捣镐相同，镐体向尾部过渡区有应力集中的现象，虽然数值仅为30Mpa左右，远远低于基体材料断裂强度，但在镐体最细处的上顶面，左右2个面仍旧是红色危险区域，在长期的作业之中，虽然疲劳断裂的可能性没有前2种大，但是仍旧有一定概率使得基体在此处断裂，影响使用寿命。
（3）伞形合金片在缓解合金片的应力集中问题上，表现尤为突出。从图上看出，合金片的2处沟槽处分解了大部分从伞顶处传来的力，整个硬质合金片所受的最大应力仅为25Mpa，远低于戚墅堰等国产化捣镐。不管是“伞顶”处，还是“伞柄”处，合金片的受力情况都非常均匀，范围仅为9~37Mpa，同时，伞形的凹槽处，是合金片承受载荷最大的区域，在实际工况中，伞形合金片在沟槽处折断的案例时有发生。一旦伞形合金片发生断裂，基体直接接触岩石层，加快磨损速度，减少捣镐的寿命。