钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测.pdf

《钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2013年8月润滑与密封Aug．2013第38卷第8期LUBRICATIONENGINEERINGVol_38No．8DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2013．08．010钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测邓铁松李伟温泽峰金学松(西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031)摘要：利用有限元分析软件ABAQUS建立钢轨平面应变有限元模型，并利用Jiang—Sehitoglu循环塑性本构关系建立1070钢轨钢本构关系，通过移动载荷模拟车轮在钢轨上的反复滚动，并通过Jiang伤损模型计算疲劳裂纹萌生寿命，分析钢

2、轨材料缺陷(空洞)和不同摩擦因数对疲劳裂纹萌生寿命的影响。计算结果表明，当车轮滚动3O次时，钢轨表层的应力应变响应趋于稳定，最大残余应力应变发生在次表层，正常钢轨的萌生寿命是含材料缺陷(存在材料空洞)钢轨的17～27倍，且缺陷(材料空洞)处裂纹萌生位置为135。一150。位置，随着摩擦因数增大，钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命逐渐减小，对裂纹萌生方向和位置影响不大。关键词：材料空洞；钢轨；滚动接触疲劳；裂纹萌生寿命中图分类号：U213文献标识码：A文章编号：0254—0150(2013)8—046—6PredictiononRollingCon

3、tactFatigueCrackInitiationLifeofRailsDengTiesongLiWeiWenZefengJinXuesong(StateKeyLaboratoryofTractionPower，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSichuan610031，China)Abstract：Aplain-strainfiniteelementmodeloftherailwasestablishedbyfiniteelementsoftwareABAQUS．Thecon—stitutivere

4、lationof1070steelwascreatedbyJiangandSehitoglu’Scyclicplasticconstitutivemodel，andtherepeatedlyrollingofwheelontherailwassimulatedbythemovingload．ThefatiguecrackinitiationlifewascalculatedwithJiang’Sfatiguemodel，andtheeffectsofrailmaterialdefect(cavity)andfrictioncoefficie

5、ntonthefatiguecrackinitiationlifewereanalyzed．Theresultsshowthat，afterthethirtiethpass，stress—strainresponseoftherailsurfacebecomesstable．Themaxi-mumresidualstressandstrainarelocatedinthesubsurfaceoftherail．Thelifeofnormalrailis17～27timeslongerthanthatofrailwithdefect(mate

6、rialcavity)，andthepositionofcrackinitiationaroundthedefectislocatedat135。～150。．Withtheincreasingofthefrictioncoefficient．rollingcontactfatiguecrackinitiationlifeoftherailisdecreased．anditsim．pactsontheexpansiondirectionofcrackandthepositionofcrackarenotsignificant．Keywords

7、：materialcavity；rail；rollingcontactfatigue；fatiguecrackinitiationlife随着高速重载列车的飞速发展，轮轨疲劳伤损现因此对滚动接触疲劳裂纹萌生寿命、裂纹位置和裂纹象变得越来越严重，特别是高速重载的路线，它不仅扩展方向做出科学合理的预测对于定期检查和打磨轮增加了运营和维修费用，而且直接威胁行车安全。人轨有重要的指导价值。们采用各种方法来尽量减少和阻止轮轨疲劳伤损现目前，国内外学者对钢轨滚动接触疲劳寿命预测象，如优化轮轨型面匹配，以减少轮轨之间的接触应及其成因做了许多研究，但大多数

8、都是基于无缺力，发展轮轨新材料和改善轨道与车辆结构性能来减陷钢轨(即无材料空洞)做出的疲劳寿命预测。Ele—少轮轨之间的动力作用等，但效果都不明显。轮轨疲naKabo等讨论了缺陷