2 轧制力矩测试
采用电阻应变测试方法对该轧机的轧制力和主传动上、下万向接轴的扭矩M上、M下记录曲线。
3 十字轴三维有限元应力分析
十字轴直径为Ø200mm。由于结构及载荷对称，取其由两个45°对称面剖分的1/4十字轴作为研究对象。坐标原点取在十字轴三向对称中心上，Z轴沿十字轴的轴心线，x轴位于两轴心线所在的平面内，沿十字轴径向共划分为4950个三维实体单元，5722个节点。
计算模型的两个45°平面及y=0平面均为十字轴结构及负荷的对称面，因此，给 定边界条件为：在两个45°平面上y=0的各节点x、y、z三向固定；该两平面上其余节点x、z两向固定，y向自由。
按滚针轴承承受径向负荷规律，将计算扭矩转化为一组等效集中力添加到十字轴相应的节点上。计算载荷取为M=751.1kN·m。
十字轴最大应力发生在R45圆弧过渡段，该部位的应力状态为三向受拉，应按最大主应力进行强度计算。承受751.1kN·m时该部位的最大主应力的等应力线图，最大主应力为288MPa。
R45圆弧过渡段的非受载侧的应力状态为三向受压，其最大压应力与受载侧对称部位最大拉应力之比为—0.80。由于2800轧机是可逆式轧机，因此可近似作为受到应力比γ=—1的对称循环应力来处理。
4 十字轴材料力学性能及金相分析
4.1 十字轴的材料性能
该十字轴材料为34CrNi3Mo，经锻造在调质状态下使用，当坯料直径为Ø101～Ø300mm时，该材料强度为σb=855MPa、σ0.2= 735MPa[2]。其对称循环弯曲应力的疲劳极限为σ—1=0.27（σb+σ0.2）=429.3MPa。这是置信度为50%的平均值，其标准离差为 14MPa，因此，按正态分布计算，置信度为99.87%的对称循环弯曲应力的疲劳极限为429.3—3X14=387.35MPa。
4.2 材料力学性能实验
在已断裂的十字轴上切取样坯，按GB2975—82及GB6397—86加工制成标准试件进行拉伸实验，得到了强度极限σb= 1120.4MPa σ0.2=1036.0MPa十字轴表面硬度为HRC35.5～36.7，心部硬度高达HRC40.7。虽然σb及σ0.2很高，但 抗裂纹扩展能力很低，这是热处理不当所致。
4.3 金相分析
对十字轴断口进行金相分析，金相组织为回火屈氏体及粗大上贝氏 体，晶粒粗大，约为60～80μ左右（正常应为30μ左右），这是由于裂纹成为十字轴使用过程中的疲劳裂纹源；回火温度偏低，使硬度偏高，样条马氏体没有 完全分解，粗大贝氏体仍然保留，抵抗裂纹扩展能力大为降低。且在处理前，未进行均匀化退火，致使组织不均匀，硬度不均匀。
