鋼軌裂紋

《鐵道科學(xué)技術(shù)名詞》第一版。 2100433B

1997年，經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。

本書共分為十章，按照新軌上道、裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展的全過程進(jìn)行編排，主要分為兩大塊，一是裂紋的萌生研究，二是裂紋的擴(kuò)展研究；采用的方法為理論解析、仿真分析、實(shí)驗(yàn)研究等。 。具體內(nèi)容包括重載鐵路及鐵路鋼軌損傷、重載鐵路輪軌關(guān)系、鋼軌疲勞裂紋萌生壽命預(yù)測原理、鋼軌疲勞裂紋萌生壽命預(yù)測流程、不同工況條件下的輪軌接觸狀態(tài)、鋼軌疲勞裂紋萌生壽命預(yù)測結(jié)果、現(xiàn)場觀測及相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究、鋼軌疲勞裂紋擴(kuò)展及其路徑實(shí)驗(yàn)研究、鋼軌二維疲勞裂紋擴(kuò)展仿真研究、鋼軌的三維疲勞裂紋研究等。

1重載鐵路與鋼軌損傷 1

1.1重載鐵路概述 1

1.2鐵路鋼軌的損傷及分類 12

1.3鐵路鋼軌的滾動接觸疲勞裂紋 16

1.4重載鐵路鋼軌的主要疲勞損傷 20

2重載鐵路輪軌關(guān)系 29

2.1輪軌接觸理論 29

2.2幾種主要輪軌接觸狀態(tài)計算方法 35

2.3重載鐵路的輪軌結(jié)構(gòu)及關(guān)系 42

3鋼軌疲勞裂紋萌生壽命預(yù)測原理 52

3.1鋼軌疲勞裂紋的壽命階段 52

3.2疲勞裂紋萌生的破壞原理 53

3.3臨界平面法 56

3.4鋼軌疲勞裂紋萌生的預(yù)測數(shù)學(xué)模型 63

4鋼軌疲勞裂紋萌生壽命預(yù)測流程 65

4.1仿真技術(shù)的應(yīng)用 65

4.2計算荷載的多體動力學(xué)模型 65

4.3鋼軌的材料模型 75

4.4幾何模型 76

4.5有限元模型 78

4.6疲勞裂紋萌生壽命預(yù)測流程 84

5不同工況條件下的輪軌接觸狀態(tài) 87

5.1前后轉(zhuǎn)向架的輪軌接觸狀態(tài) 87

5.2不同速度條件下的輪軌接觸狀態(tài) 92

5.3不同超高條件下的輪軌接觸狀態(tài) 96

5.4不同軌底坡條件下的輪軌接觸狀態(tài) 110

5.5不同摩擦系數(shù)下的輪軌接觸狀態(tài) 121

5.6本章小結(jié) 127 2100433B

建立理論模型分析高速鋼軌疲勞裂紋的形成機(jī)制。利用高速列車/軌道系統(tǒng)耦合動力學(xué)模型，分析不同機(jī)車車輛高速通過曲線時，輪軌作用點(diǎn)位置；利用輪軌三維非Hertz滾動接觸理論確定輪軌接觸斑作用力的分布，包括切向力和方向、粘滑區(qū)的大小和分布；建立彈塑性有限元計算模型，分析塑性應(yīng)變的累積規(guī)律，考慮棘輪效應(yīng)導(dǎo)致微裂紋；對表面裂紋形成與發(fā)展過程中考慮磨損率的影響作用，研究鋼軌接觸疲勞裂紋的形成機(jī)制。利用大型輪軌模擬試驗(yàn)臺再現(xiàn)鋼軌接觸疲勞裂紋形成現(xiàn)象，了解接觸疲勞裂紋的形成規(guī)律與影響因素，驗(yàn)證理論分析結(jié)果。建立滾動磨損率與疲勞裂紋形成耦合關(guān)系曲線圖。研究滾滑比、循環(huán)次數(shù)、軸重、曲線半徑等參數(shù)對模擬鋼軌表面微裂紋形成的影響作用。模擬高速鐵路的應(yīng)用工況，試驗(yàn)研究鋼軌材料抗接觸疲勞損傷的性能，研究高速鐵路鋼軌材料的選材原則。提出抑制和避免嚴(yán)重滾動接觸疲勞裂紋形成的有效措施。