详情

原文传递钢轨的损伤机理研究

论文题名：	钢轨的损伤机理研究
关键词：	钢轨;损伤机理;材料选用;轮轨滚动接触
摘要：	随着我国重载与高速铁路的快速发展，轮轨由于滚动接触疲劳与磨损引起的失效损伤变得越来越严重，已成为影响铁路运输安全的重要因素。列车速度的提高，促使接触疲劳裂纹更易萌生和扩展。而铁路运量和轴重的增加，钢轨磨损日益严重。所以减轻钢轨损伤的已成为迫切需要研究的重要课题。　　本文通过对现场钢轨的损伤分析和JD-1轮轨模拟试验研究，来研究钢轨的损伤行为和材料选用方式。论文讨论了轮轨滚动接触过程中疲劳和磨损的相互作用关系，分析了钢轨损伤的机理；目的在于为高速和重载铁路钢轨材料的选择提供了理论依据。　　本文取得的主要结果和结论如下：　　 1.通过对广深铁路现场钢轨的测试分析可知，U75V钢轨具有较高的强度与硬度，但U75V钢轨裂纹扩展消耗能量小，它的裂纹扩展速率要大于U71Mn钢轨裂纹扩展速率，所以U71Mn钢轨抗疲劳裂纹扩展性能优于U75V钢轨，更适合高速铁路铺设使用。　　 2.JD-1轮轨模拟试验表明，车速越高导致钢轨磨损越轻微，塑性流动减弱。但是车速越高，疲劳裂纹扩展越严重。轴重越大钢轨磨损越严重，塑性流动越强，且出现了较深的沟槽。但随着轴重的增加，磨损表面的微裂纹更容易被较大的磨损量所磨去，疲劳损伤轻微。曲率半径越小，钢轨的磨损量越大，塑性流动增越强，且表面容易出现掉快。　　 3.模拟实验发现硬度越小的材料，磨损表面的加工硬化程度越强，塑性变形层就越厚。随着材料硬度的增加，疲劳裂纹随之扩展加剧。因为高速钢轨损伤主要以疲劳为主，而U71Mn热轧钢轨有较好的抗疲劳性能，所以U71Mn更适合于高速铁路铺设使用。因为重载钢轨损伤主要以磨损为主，而U75V淬火钢轨有较好的抗磨损性能，所以U75V更适合于重载铁路铺设使用。
作者：	钟雯
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：	2011
正文语种：	中文