鋼軌損傷行為的研究.pdf

1、鋼軌作為鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾M成部件，隨著高速和重載鐵路的快速發(fā)展，對(duì)鋼軌的性能也提出了越來越高的要求。鋼軌的損傷形式主要有疲勞、磨耗及剝離，若鋼軌出現(xiàn)這些損傷形式后，得不到及時(shí)處理，就會(huì)對(duì)列車的行車安全造成很大的影響，嚴(yán)重時(shí)還可能造成鋼軌的斷裂。因此，研究鋼軌的損傷行為，可以更清晰的了解鋼軌的損傷機(jī)理，減少鋼軌的維修費(fèi)用，并保障列車的行車安全。
　　本文通過有限元軟件ANSYS，研究了鋼軌表面斜裂紋的裂紋擴(kuò)展路徑。首先，介紹了最大周向

2、應(yīng)力并證明了最大周向應(yīng)力分析裂紋擴(kuò)展路徑的適用性。然后，應(yīng)用最大周向應(yīng)力和等效應(yīng)力強(qiáng)度因子斷裂準(zhǔn)則分析計(jì)算輪軌接觸條件下斜裂紋的擴(kuò)展路徑;研究了考慮次裂紋后主裂紋的擴(kuò)展路徑;不同間距的多裂紋的擴(kuò)展路徑;裂紋疲勞與磨耗的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。得到以下結(jié)論:
　　1、最大周向應(yīng)力判斷輪軌接觸下斜裂紋的擴(kuò)展路徑問題具有局限性，而采用等效應(yīng)力強(qiáng)度因子斷裂準(zhǔn)則能比較真實(shí)地模擬出斜裂紋的擴(kuò)展路徑。
　　2、車輪純滾動(dòng)和全滑動(dòng)作用下，斜裂紋的擴(kuò)展速率

3、都是在裂紋的擴(kuò)展方向出現(xiàn)轉(zhuǎn)角（銳角變?yōu)殁g角）時(shí)達(dá)到最大。
　　3、考慮次裂紋后，主裂紋尖端的應(yīng)力集中會(huì)得到釋放，而使等效應(yīng)力強(qiáng)度因子減小;并且考慮次裂紋后，主裂紋和次裂紋擴(kuò)展方向都基本不變。
　　4、裂紋不管是間隔0.5mm還是間隔1mm，第二條裂紋在擴(kuò)展過程中都會(huì)產(chǎn)生分叉裂紋，最終兩條主裂紋相交，使鋼軌表面發(fā)生剝離掉塊。并且裂紋之間間距的大小對(duì)裂紋擴(kuò)展速率有比較明顯的影響。
　　5、不管是單裂紋還是多裂紋，裂紋的擴(kuò)展