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轮轨材料滚动磨损和接触疲劳损伤行为的试验研究
| 论文题名： | 轮轨材料滚动磨损和接触疲劳损伤行为的试验研究 |
| 关键词： | 铁路运输;轮轨材料;滚动磨损;接触疲劳损伤 |
| 摘要： | 随着铁路运输高速化和重载化的不断发展，轮轨损伤问题变得日益显著，而且新的服役环境也将使现有轮轨材料的匹配性问题置于更加突出的位置，因此对于目前还在广泛使用的轮轨材料进行深入的匹配性研究是具有重要意义的。 本论文根据赫兹接触理论，首先在JD-1轮轨模拟试验机上对比研究了四种不同成分车轮材料的耐磨性和抗疲劳性能，然后在MMS-2A摩擦磨损试验机上研究了不同轮轨材料的损伤行为，主要结论如下: 1.车轮材料的C元素和Si元素含量升高会使得车轮材料的硬度显著增加。硬度的增加可以显著增强车轮材料的耐磨性，同时降低其抗疲劳损伤性能。 2.在不同车轮试样与U71Mn热轧钢轨匹配试验中，随着车轮试样硬度升高，车轮试样磨损量线性减少，而与之匹配的钢轨试样则线性增加。随着车轮试样硬度增加，车轮试样的疲劳损伤越来越严重，而钢轨试样则越来越轻微。 3.在不同车轮试样与U75V热轧钢轨匹配试验中，随着车轮试样硬度升高，车轮试样磨损量线性减少，而与之匹配的钢轨试样则线性增加。随着车轮试样硬度增加，由于此时轮轨间具有较大的接触应力，车轮试样和钢轨试样的疲劳损伤均变得更严重。 4.在不同轴重匹配试验中，轴重的增加会显著加重轮轨试样的磨损。在轴重较低时，相对严重的磨损能够将车轮试样表层材料萌生的疲劳裂纹磨除，而钢轨试样疲劳裂纹则继续向试样心部扩展;在轴重较大时，大的接触应力会使得疲劳裂纹扩展速率和磨损速率变快，此时钢轨更优的材料特性使得其疲劳损伤更为轻微。 5.综合讨论轮轨匹配试验的损伤分析情况可以得出:当车轮试样硬度接近钢轨试样硬度，此时轮轨之间发生的轻微氧化磨损可以显著降低轮轨的磨损;同时具有更优显微组织结构的U75V热轧钢轨可以显著降低轮轨的磨损。 |
| 作者： | 刘吉华 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 刘启跃 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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