不同法向载荷下轮轨材料滚动摩擦磨损行为研究

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1、＾＿＿顯硕士学位论文＿ｍａｓｔｅｒｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ＿论＿文题目：不同法向载荷下轮轨材料滚动摩擦－国内图书分类号：Ｕ２１３．４２密级：公开国际图书分类号：５３１．４３西南交通大学研究生学位论文不同法向载荷下轮轨材料滚动摩擦磨损行为研究年级二零一二级姓名黄洁申请学位级别工学硕士专业机械设计及理论指导老师失要臭教授二零一五年五月Ｃ－ｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：Ｕ２１３．４２Ｕ．Ｄ．Ｃ：５３１．４３ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙＭ

2、ａｓｔｅｒＤｅｒｅｅＴｈｅｓｉｓｇＴＨＥＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＲＯＬＬＩＮＧＦＲＩＣＴＯＮＡＮＤＷＥＡＲＩＮＧＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳＯＦＴＨＥ－ＷＨＥＥＬＲＡＩＬＭＡＴＥＲＩＡＬＵＮＤＥＲＤＩＦＦＥＲＥＮＴＬＯＡＤＳＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＨｕａｎＪｉｅｇＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒＳｅｃｉａｌｔ：ＭａｃｈｉｎｅＤｅｓｉｎａｎｄＴｈｅｏｒｐｙｇｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＺＨＵ，Ｍ．Ｈ．Ｍａｙ．２０１５西南交通大学

3、学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密口，在年解密后适用本授权书；２．不保热／，使用本授权书。“＂（请在以上方框内打＞／）学位论文作者签名：指导老师签名日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：

4、１．通过对现场重载钢轨损伤情况进行宏观和微观测试分析，研究重载线路钢轨损伤机理。２－．同时利用ＪＰＭ１Ｂ滚动接触疲劳试验机研究高滑差条件下载荷对轮轨材料损伤行为的影响，为客货共线铁路线路轮轨材料的匹配与选取提供参考价值。３．建立有限元模型，对试验过程进行了模拟，获得了钢轨接触面的残余应力和一塑性变形分布情况，进步解释了试验现象。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作

5、了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：ｆ、，日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第Ｉ页摘要随着我国客货共线铁路的快速发展，轮轨磨损疲劳损伤问题越发严重，因此加强对轮轨疲劳和磨损机理的形成、影响因素和预防轮轨损伤的措施进行研究，可以为重载高速铁路的发展及轮轨损伤防范措施提供了重要的指导作用。本文首先通过对现场重载钢轨损伤情况进行宏观和微观测试，研究分析了重载线ＪＰＭ－１Ｂ路钢轨损伤机理；同时利用滚动接触疲劳试验机研究了不同载荷下轮轨材料磨损行为及其疲劳损伤；并应用有限

6、元软件ＡＢＡＱＵＳ对试验过程进行数值模拟。通过以上工作得到以下主要结论－１重载钢轨出现严重损伤现象具体表现为：轨面表现为剥离损伤（），钢轨内侧表现为侧磨损伤。剖面硬度表明钢轨轨顶区与钢轨侧磨区加工硬化主要集中在材料表层。（２）重载损伤钢轨轨顶区塑性变形严重，沿着塑性流变线出现大量宏观斜裂纹产生，，，裂纹以穿晶形式扩展。侧磨区出现轻微塑性变形同时伴随着轻微剥离现象非接触区几乎无宏观裂纹和塑性变形。（３）随着载荷的增加，滚动摩擦稳定阶段摩擦系数增加，轮／轨材料的磨损量均随载荷增加而呈上升趋势，；根据轮轨材料截面硬度值变化趋势可知轮／轨塑性

7、变形层厚度亦随载荷增加而逐渐增加。４相同工况下塑性变形程度均大于钢轨材料），车轮材料磨损量及其，钢轨与车（轮试样表面损伤皆表现为典型的滚动接触疲劳现象，其中车轮试样疲劳损伤较为严重，且车轮材料更易萌生裂纹。５通过有限元分析获得了钢轨接触面的残余应力和塑性变形分布情况，根据有（）一限元结果可以进步证实实验结果中裂纹最容易在钢轨的表层和次表层萌生。关键字：载荷；轮轨；磨损；疲劳损伤；有限元西南交通大学硕士研究生学位论文第ＩＩ页ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｎａｔｉｏｎａｌｒａｉ