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2.1.2各向同性硬化准则[19]
硬化准则是用来规定材料进入塑性变形后继屈服函数（又称加载函数或加载曲面）在应力空间中变化的规则。一般而言，后继屈服函数采用下式表达
对理想塑性材料，由于无硬化效应，后继屈服函数和初始屈服函数相同，即
对各向同性硬化，采用Mises屈服准则，则后继屈服函数课表示为 （1.6）
其中
为应力偏张量， 为等效塑性应变， 可以从材料的单轴拉伸试验曲线
得到。定义
EP为材料的塑性模量，或硬化系数，它和弹性模量E（E=dσ/dεc）及切向模量Et（E=dσ/dε）的关系如下：
3 捣镐有限元模拟
如今捣镐是捣固车上消耗量最大，更换最频繁的部件，直接影响着铁路的运营成本。每1000公里的路段，一年需耗用捣镐3000多个，价值近百万元。但是现在硬质合金捣镐完全依赖于进口。国内对于硬质合金捣镐的研究还不够。所以说彻底分析国外公司生产的硬质合金捣镐特点，充分掌握影响捣镐的使用寿命的主要因素。以此优化捣镐的尺寸，获得高使用性能的国产硬质合金捣镐，来满足国内铁路线路的需要，因此，通过对不同结构的捣镐应力分布的数值模拟，为捣镐失效和使用寿命研究提供数据和参考，从而延长捣镐的使用寿命，降低捣镐损耗，将有非常显著的经济效益。
3.1 模型的建立 图3.1 捣镐实体图
图3.2 四种不同结构的捣镐
通过捣镐的CAD图纸，将捣镐实体1:1绘制在UG软件中，包括捣镐基体和镐掌包覆的所有硬质合金片，进行装配，保存为stp格式的文件，方便导入ABAQUS中。
从图中看出：
(1)第一种捣镐采用单斜坡结构，镐头为尖形，可能在受力的过程中会产生一定的应力集中，但是本课题的四种捣镐均在捣镐镐掌部分包覆上了硬质合金片，直接影响了岩石层对镐掌头部的冲击，大大地减少了头部的应力集中问题。镐头共19枚硬质合金片。其中主要受力硬质合金片为带有沟槽的合金片。
(2)第二种方案将镐头制造成向上的弯角，使得在镐掌上部的那枚硬质合金片受力情况比第一套要合理的多。同时在进行基体与和合金片钎焊的时候，此种结构的严密性能够更加发挥钎料回流的特性，提高其焊接质量。进而提高其使用寿命。
(3)美国捣镐是我国引进的一种具有先进结构的部件，镐掌部分由原来的单斜形状改为叉头结构，硬质合金片则引进伞形硬质合金片，将国产捣镐的有沟槽的合金片正反放置，并整合在一起。其他的硬质合金片都在中间挖孔。
(4)第四套捣镐结构增加了基体和镐掌叉头连接处的材料，叉头尾部无圆角，也无硬质合金，保留了伞形合金片，但减小了凹槽深度，增加了叉头整体长度。既增加叉头强度，又使得伞形合金片工更贴合叉头的凹槽最深处，受力更加均匀，另外的30枚合金片由矩形加工而成，中间无孔洞，共38枚。形状简单，易加工没有圆弧过渡，在伞形合金片周围的一圈合金片是近正方形的，特别之处在于在合金片角上切掉一个半径为3mm的1/4圆。使得2枚硬质合金片在受力之后，即使有接触、碰撞，也会相互借力传力，削弱加载作用力的传递叠加效果。
(5)①和②两种捣镐结构是采用单斜坡结构，此类捣镐结构镐身和基体连接处的应力较大，虽然第一种方案与第二种方案接触岩石层面积相同，但是受力截面的要比③和④要小一圈，在不断的作业过程中，疲劳断裂的周期大大缩短缩短。因此，采用后面两种方案捣镐寿命较长。
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