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原文传递钢轨接触疲劳裂纹形成机理研究

论文题名：	钢轨接触疲劳裂纹形成机理研究
关键词：	钢轨;塑性变形;疲劳裂纹;滚动疲劳磨损;轮轨接触
摘要：	随着高速铁路技术的发展，我国的高速铁路建设正在进行建设。相对其它国家，我国的高速铁路建设技术还不是很成熟，但在我国已经有很多铁路区段目前是在以高速铁路的标准试用。因此，对我国准高速区段钢轨使用中出现的伤损情况进行定性分析，判定其伤损类型，找出其失效机理，对我国高速铁路的建设具有重要的指导意义。本文针对我国广深线准高速曲线段使用的PD3钢轨和U71Mn钢轨在使用中出现的斜线状裂纹伤损进行了硬度、微宏观形貌、金相试验以及理化性能检验(x射线衍射分析(XRD))等一系列的试验分析。利用JD．1轮轨摩擦试验机对三种钢轨材料进行了钢轨滚动接触疲劳试验研究。结合光学显微镜(0M)、显微硬度仪、和扫描电子显微镜(SEM)等对钢轨裂纹形成机理进行了深入分析。论文通过研究得出了以下几个重要结论： L列车在曲线段行驶时，与钢轨之间存在着严重的相对滑动，并且在轮对与钢轨轨角间存在着很大的冲击力和产生很大的摩擦热，加之接触面间的拉压应力的循环作用，导致了裂纹的萌生。在靠近钢轨表面一定的深度内，裂纹萌生后基本上沿着塑性流变的方向向钢轨内部斜向下扩展。 2.广深线上的U71Mn钢轨的塑性变形较大，裂纹在钢轨表面下呈现出比较狭长的形态，在拉压应力和滑动摩擦力的作用下，一些微裂纹很容易就，被剪断，形成浅层剥落，或在人工打磨作用下被磨掉，这将降低裂纹对钢轨的危害，因此现场U71Mn钢轨表现出良好的抗疲劳性能。而PD3钢轨由于强度大于U71Mn钢轨，塑性变形较小，微裂纹萌生后，向表面下扩展时与钢轨表面的夹角较大，在循环应力的作用下，扩展速度较快，给行车造成较大的危害。 3.模拟试验结果表明淬火PD3钢轨的磨损性能表现较佳，比较适合铺设在重载曲线段；而U71Mn钢轨的疲劳性能较好，比较适合铺设在高速线路上。综合分析表明钢轨的抗疲劳性能和抗磨损性能之间存在相互竞争关系。
作者：	赵雪芹
专业：	机械设计及理论
导师：	刘启跃
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文