轮对蠕滑条件下钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测-论文.pdf

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1、第42卷第6期同济大学学报(自然科学版)Vo1．42NO．62014年6月JOURNALOFT()NGJIUNIvFRSI．rY(NATURALSCIENCE)Jun．20l4文章编号：0253—374X(2014)06—0894—06DOI：10．3969／j．issn．0253—374x．2014．06．011轮对蠕滑条件下钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测王少锋，周宇，许玉德，李海锋(同济大学道路-q交通工程教育部重点实验室，上海201804)摘要：采用多体动力学与i维弹性体非赫兹滚动接触理论，tensiletypefor

2、mulawasused．Rollingcontactfatigue(RCF)得到不同轨底坡、超高、摩擦系数与曲线半径等多种轨道条crackinitiationlifeintheleadingandtrailingwheelwas件下的轮轨蠕滑状态，将接触力分别施加于钢轨有限元模型predictedseparately．Theresultshowsthatthehigh—railRCFcrackiscausedbytheleadingwheel，theinfluenceofthe的接触斑位置，分析轨头应力应变响应，得到所

3、有节点的疲engagedwheelislittle．High—railRCFcrackinitiationlife劳参量．研究疲劳参量的组成类型，若剪应力与应变部分占increaseswiththeaugmentofthecurveradiusor主要组成部分，则采用剪切型裂纹萌生预测公式，否则采用superelevations，anditdecreaseswiththeaugmentofCOF．It拉伸型预测公式．分别预测导向轮与非导向轮作用下的曲线candelayhighrai1RCFcrackinitiation

4、tosetthecantof外轨疲劳裂纹萌生寿命，结果表明，外轨疲劳裂纹主要由导1：20．WhenCOFiSover0．3。thehigh—railRCFcrackiS向轮作用产生，非导向轮对其影响很小；裂纹萌生寿命随曲initiatedonthesurfaceofrailhead；whenCOFbecomes线半径的增大而延长，随摩擦系数的增大而减小；设置1：20smallerthan0．3，thelocationofRCFcrackinitiation轨底坡可以延缓外轨疲劳裂纹萌生，尤其是在半径较小的曲transf

5、erstotheinsiderailheadgradually．线上效果更明显；过超高能延缓曲线外轨疲劳裂纹萌生；当Keywords：wheel—railcreep；criticalplane；fatigue摩擦系数大于0．3时裂纹萌生于曲线外轨表面，而小于0．3parameter：stress．strainanalysis：crackinitiationlife时裂纹萌生位置则逐渐向轨头内部转移．关键词：轮轨蠕滑；临界平面法；疲劳参量；应力一应变分析；裂纹萌生寿命在钢轨滚动接触疲劳(rollingcontactfat

6、igue，中图分类号：U213．4文献标志码：ARCF)裂纹萌生寿命周期预测的多种不同方法中l1J，Jiang和Sehitoglu在临界平面法基础上，提RailFatigueCrackInitiationLifePrediction出了基于应变能的疲劳参量FE，文献[611]利用UnderWheelsetCreepCondition临界平面法分别预测了不同条件下的钢轨RCF裂纹萌生寿命周期．这些研究用赫兹理论来模拟轮轨WANGSha@ng，ZftOU，XU出，LIHaireng问法向力，假设轮轨处于最不利的全滑动状态，

7、切向(KeyLaboratoryofRoadandTrafficEngineeringoftheMinistryof力是等效库伦摩擦力，未考虑轮对粘滑状态下的蠕Education，TongjiUniversity，Shanghai201804，China)滑率，因而无法区分同一转向架的导向轮与非导向Abstract：Multi—bodydynamicsandthree—dimensionalelastic轮各自对钢轨伤损的贡献程度．而只有在极端的轮bodiesNon—Hertzrollingcontacttheoryw

8、ereusedtoobtain轨接触条件下，轮轨界面才会处于全滑动，曲线钢轨wheel—railcreepstatesinseveraltrackswhichinclude长期承受的是粘着／滑动状态，因此，轮轨蠕滑率尤differentrai1cant，superelevation，coefficientsoffriction其是