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原文传递 钢轨裂纹扩展寿命的估计
题名: 钢轨裂纹扩展寿命的估计
正文语种: 中文
作者: 黄文达
作者单位: 香港地铁公司
关键词: 钢轨 疲劳分析 应力应变 寿命预测
摘要:   每年全世界铁路因轨道断裂,带来人命及财物损失以数十亿美元计。因此研究轨道裂纹扩展而成为轨道力学的一个重要分支。能够估算裂纹扩展到临界尺寸所需的应力循环次数,继而推算可能导致钢轨断裂还需通过多少总载重及多少时间,对保障行车安全具有重大意义。轨道如经过一段时间的营运,承载力必然下降,钢轨逐渐疲劳,陆陆续续出现各种损伤及大量的钢轨断裂,最终破坏轨道承载能力,不但影响运营状态,而且危及行车安全。其实有些因素对影响轨道运营状态评估是可以精确计算出来,但是也有很多因素模糊不清,很难用一个公式将他们包括在内计算钢轨的寿命期限。当然,通过调研,总结过去的损伤数据及轨道专家经验,利用模糊数学综合评判的方法对轨道运营状态进行评估。现今无论车速不断提高及载重量不断增加,在循环加载下,经足够的应力或应变循环后,损伤累积可使钢材产力裂纹,或使裂纹进一步扩展至断裂,对于初始宏观裂纹(可由无损探伤查检)导致断裂,即裂纹一旦起裂就迅速失稳扩展直至钢轨沿裂纹面断裂,以应力强度因子KIc为控判参量建立断裂准则。应力强度因子则与所加载荷有关。裂纹可分成三种基本类型:张开型或I型,滑移型或Ⅱ型,撕裂型或Ⅲ型。当列车驶经钢轨时,钢轨会承受垂向力、横向力及纵向力。因为钢轨受垂向力比较多,所以张开型裂纹出现机会率比较大。如果我们能够找出“一型”轨道裂纹模式应力强度因子,便能采取适当措施阻止裂纹扩张,延长钢轨寿命。增加钢轨断裂轫度、减少轴重、养护路基、改良钢轨设计、减低钢轨应力变动及增强无损探伤都可延长钢轨疲劳寿命。
会议日期: 200610
会议举办地点: 香港
会议名称: 第十届粤京港沪铁道学会学术年会
出版日期: 2006-09-30
母体文献: 第十届粤京港沪铁道学会学术年会论文集
分类号: U213.42
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