高速鋼軌疲勞裂紋擴展行為研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，鐵路高速化的趨勢無法避免，而高速鐵路的發(fā)展使鋼軌的疲勞損傷變得越來越嚴重。因此對高速鐵路鋼軌疲勞裂紋擴展行為的研究對保障高速鐵路的安全運營具有重要的意義。
　　本文分別采用了試驗和數(shù)值模擬兩種方法，對高速鐵路鋼軌的疲勞裂紋擴展行為進行了研究：通過JD-1型輪軌試驗機完成試驗，利用ANSYS和LS-DYNA軟件實現(xiàn)數(shù)值模擬。通過對試驗和數(shù)值模擬結(jié)果進行分析，得到以下幾個結(jié)論：
　　1、在裂紋長度和其他參

2、數(shù)相同的情況下，預(yù)制裂紋的寬度對裂紋擴展有較大的影響，寬度較大的預(yù)制裂紋更容易萌生擴展裂紋且擴展速率要更快。而實際情況下，裂紋的寬度相對于其長度而言要小很多，因此，為了盡可能的在實驗室條件下模擬裂紋的擴展情況，要盡可能的采用適當?shù)募庸し椒?，制取寬度盡量小的預(yù)制裂紋，以貼近實際工況。同時，在對裂紋的擴展行為進行研究的過程中，尤其是進行疲勞剩余壽命預(yù)測試驗時，通過對寬度大于實際工況的裂紋進行分析，能夠得到更加安全的計算結(jié)果。
　　2、

3、在預(yù)制裂紋尖端處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，而最大等效應(yīng)力應(yīng)變位于裂紋的尖端及其兩側(cè)，擴展裂紋一般在預(yù)制裂紋尖端及其兩側(cè)附近萌生。裂紋擴展的方向并不與原預(yù)制裂紋的方向完全一致，當裂紋擴展到一定程度后極易發(fā)生變向甚至分叉。
　　3、通過對裂紋擴展仿真的結(jié)果進行分析得知，雖然結(jié)構(gòu)及邊界條件完全對稱，但無論是二維仿真還是三維仿真，其裂紋的擴展方向都與原預(yù)制裂紋的方向不一致，而是呈一定的角度擴展。尤其是在二維仿真過程中，計算得到關(guān)于原預(yù)制裂紋對稱的