钢轨损伤行为的研究

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1、％士学位论ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ，…Ｐ激题目：钢轨损伤行为的研编雑翻：工学卿＿■＾＿—．电＾＾＾学科专业：工程力学：．．研究生：文良华指导老师：江晓禹教授丨国内图书分类号：ＴＢ１２５密级：公幵国际图书分类号：６２０西南交通大学研究生学位论文钢轨损伤行为的研究年级２＾２姓名文良华申请学位级别工学硕士专业工程力学指导老师江晓禹教授二零一五年五月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＢＩ２

2、５Ｕ：．Ｄ．Ｃ６２０ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＴＨＥＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＲＡＩＬＤＡＭＡＧＥＢＥＨＡＶＩＯＲＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＷｅｎＬｉａｎｈｕａｇＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ；ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｅｃｉａｌｔ：ＥｎｉｎｅｅｒｉｎＭｅｃｈａｎｉｃｓｐｙｇｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ．Ｘｉａｏｐ：ＰｒｏｆＪｉａ

3、ｎｇｕｙＭａｙ．２０１５西南交通大学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，可以釆用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□，在年解密后适用本授权书；２．不保密ｓ／使用本授权书。“”（请在以上方框内打ａ／）学位论文作者签名：指导老师签

4、名：曰期：曰期：ｒ．２７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：１、介绍了最大周向应力和断裂判据，应用并比较了最大周向应力和等效应力强度因子断裂判据计算轮轨接触下钢轨表面裂纹的扩展方向。２、ＡＮＳＹＳ采用有限元软件，研宄了车轮纯滚动和全滑动滚过单裂纹时的裂纹的扩展路径；而且研宄了车轮全滑动滚过钢轨表面时，考虑次裂纹后Ｕ７１Ｍｎ钢主裂纹的扩展路径。３、研究了裂纹间距０．５ｍｍ、１ｍｍ的多裂纹的裂纹扩展路径，并分析了裂纹间距

5、对扩展速率的影响。４、分析了裂纹疲劳与磨耗的竞争机制，并计算了裂纹疲劳与磨耗之间的稱合关系。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宄工作所得的成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己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。一切法律责任将由本人承担本人完全了解违反上述声明所引起的。学位论文作者签名：种》曰期口、：１西南交通大学硕士研究生学位论文第Ｉ页摘要钢轨作为铁路运输的

6、重要组成部件，随着高速和重载铁路的快速发展，对钢轨的性能也提出了越来越高的要求，。钢轨的损伤形式主要有疲劳、磨耗及剥离若钢轨出现这些损伤形式后，得不到及时处理，就会对列车的行车安全造成很大的影响，严重时还可能造成钢轨的断裂，，。因此研宄钢轨的损伤行为可以更清晰的了解钢轨的损．伤机理，减少钢轨的维修费用，并保障列车的行车安全。ＡＮＳＹＳ本文通过有限元软件，研究了钢轨表面斜裂纹的裂纹扩展路径，介。首先绍了最大周向应力并证明了最大周向应力分析裂纹扩展路径的适用性，。然后应用最大周向应

7、力和等效应力强度因子断裂准则分析计算轮轨接触条件下斜裂纹的扩展路径；不；研宄了考虑次裂纹后主裂纹的扩展路径同间距的多裂纹的扩展路径；裂纹疲劳与磨耗的竞争机制：。得到以下结论１、最大周向应力判断轮轨接触下斜裂纹的扩展路径问题具有局限性，而采用等效应力强度因子断裂准则能比较真实地模拟出斜裂纹的扩展路径。２、车轮纯滚动和全滑动作用下，斜裂纹的扩展速率都是在裂纹的扩展方向出现转角（锐角变为钝角）时达到最大。３、考虑次裂纹后，主裂纹尖端的应力集中会得到释放，而使等效应力强度因子减小；

8、并且考虑次裂纹后，主裂纹和次裂纹扩展方向都基本不变。４、裂纹不管是间隔０．５ｍｍ还是间隔Ｉｍｍ，第二条裂纹在扩展过程中都会产生分叉，最终两条主裂纹相交裂纹，使钢轨表面发生剥离掉块。并且裂纹之间间距的大小对裂纹扩展速率有比较明显的影响。５、不管是单裂纹还是多裂纹，裂纹的扩展速率都明显大于裂纹的磨耗速率，即本文条件下钢轨的破坏形式以接触疲劳为主。关键词：ＡＮＳＹＳ；最大周向应力；等效应力强度因子断裂判据；疲