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目前,疲劳失效已经代替踏面磨耗成为车轮最主要的失效形式。且辐板成为车轮最易产生疲劳的部位之一。随着我国铁路的快速发展,列车的速度不断增快、轴重的不断增加,轮型需不断优化,导致迫切需要对车轮辐板进行更为严格和细致的疲劳评估。本文以GE-P3为研究对象,对辐板进行应力和疲劳分析,为车轮辐板优化设计、指导车轮正确使用提供技术支撑。本文主要完成以下几个方面的研究工作。(1)基于ANSYS软件建立二维有限元有模型,研究辐板制造态残余应力分布特征,得到靠近轮毂外侧辐板和靠近轮辋内侧辐板的圆弧处径向受拉。运用锯切法测试残余应力验证了有限元法计算残余应力精度满足要求。分析了热处理参数的波动、辐板几何形状变化和轮辋的磨耗尺寸对制造态残余应力的影响规律。研究发现,回火温度是影响车轮辐板残余应力最活跃的工艺因素。所得结果为进一步分析制造态残余应力对辐板疲劳评估的影响奠定了基础。(2)运用谐单元技术完成车轮(轴对称零件)承受非轴对称载荷的弹性应力分析;辐板几何形状和轮辋磨耗尺寸对辐板轮轨机械应力的影响规律。基于轴对称模型分析了轮轴压装应力分布规律,发现轮辋磨耗尺寸对辐板处压装应力的影响很小。全面分析了内在因素(制造态残余应力)和外部因素(压装应力和轮轨机械应力)对辐板疲劳评估结果的影响。为进一步研究各因素对辐板疲劳评估的影响奠定基础。(3)基于AAR-S669标准中多轴疲劳准则,运用APDL编程对车轮辐板进行疲劳评估。结果说明,车轮辐板疲劳薄弱部位位于靠近轮毂外侧辐板和靠近轮辋内侧辐板的圆弧处,与实际车轮辐板失效部位一致。研究热处理参数波动、制造态残余应力、辐板几何形状和轮辋磨耗对多轴疲劳评估结果的影响。结果发现热处理参数的波动不足以对车轮辐板的疲劳评价结果产生决定性的影响。(4)基于UIC510-5标准中单轴疲劳准则,运用APDL编程和Haigh-Goodman疲劳极限图对辐板的单轴疲劳评估。得出单轴评估疲劳薄弱部位与多轴评估结果一致。对比分析多轴疲劳和单轴疲劳评估结果的差异。得出单轴疲劳准则对疲劳结果的评估更偏于保守。