贝氏体钢轨磨损与接触疲劳行为的研究进展 被引量：1

1

作者 齐顺顺 王文健 +1 位作者 汪渊 丁昊昊 《材料导报》 北大核心 2025年第1期255-265,共11页

钢轨的磨损和滚动接触疲劳是轮轨接触过程中的主要损伤形式,对铁路轨道安全与维护有着至关重要的影响。随着列车轴重的增加,贝氏体钢轨疲劳损伤问题日益凸显,严重危及行车安全。本工作综述了国内外贝氏体钢轨磨损与疲劳损伤在近年来的... 钢轨的磨损和滚动接触疲劳是轮轨接触过程中的主要损伤形式,对铁路轨道安全与维护有着至关重要的影响。随着列车轴重的增加,贝氏体钢轨疲劳损伤问题日益凸显,严重危及行车安全。本工作综述了国内外贝氏体钢轨磨损与疲劳损伤在近年来的研究进展,重点阐述了贝氏体钢轨的磨损和滚动接触疲劳性能及两者之间的竞争关系,并与珠光体钢轨的试验结果进行了对比;总结了不同因素(显微组织、服役条件、环境介质)对贝氏体钢轨磨损及滚动接触疲劳性能的影响;提出了未来重点研究方向建议:基于化学成分调控与热处理工艺参数优化的稳定残余奥氏体组织制备,贝氏体钢轨在不同服役条件下的适用性研究,贝氏体钢轨在腐蚀、高低温等复杂恶劣环境下的使用性能研究。 展开更多

关键词 贝氏体钢轨 磨损 滚动接触疲劳 影响因素

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基于双目视觉的列车轮对表面缺陷及型面参数检测方法 被引量：2

2

作者 胡成放 丁昊昊 +5 位作者 陈德君 张岩 刘启跃 王文健 郭俊 林强 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第8期101-108,共8页

列车轮对表面缺陷及磨耗后的车轮轮型参数对列车安全行驶具有重要影响。搭建一种基于结构光与双目立体视觉相结合的非接触式列车轮对型面检测系统,设计针对车轮滚动圆直径、轮缘高度、轮缘厚度以及车轮擦伤的双目视觉无损检测方法。首... 列车轮对表面缺陷及磨耗后的车轮轮型参数对列车安全行驶具有重要影响。搭建一种基于结构光与双目立体视觉相结合的非接触式列车轮对型面检测系统,设计针对车轮滚动圆直径、轮缘高度、轮缘厚度以及车轮擦伤的双目视觉无损检测方法。首先基于迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法将各相机采集的车轮型面数据拼接为整体车轮点云三维模型;然后,从该三维模型中提取出滚动圆与轮缘顶点圆,基于最小二乘拟合法分别计算滚动圆直径、轮缘高度、轮缘厚度参数;最后,基于模式匹配方法检测车轮型面是否出现擦伤缺陷,并计算得到擦伤深度。检测结果表明:该列车轮对型面检测系统及表征方法对于滚动圆直径检测误差为0.22 mm,对于轮缘高度与轮缘厚度检测误差分别为–0.08 mm及0.07 mm,最大擦伤深度检测误差为0.18 mm。研究成果可有效检测列车车轮型面参数及擦伤缺陷,具有较强的工程应用价值。 展开更多

关键词 双目立体视觉 迭代最近点 型面参数 车轮擦伤 模式匹配

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基于遗传算法的实测轮轨蠕滑曲线模拟

3

作者 张洪吉 安博洋 +3 位作者 王小韬 陶功权 丁昊昊 王平 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第8期71-77,共7页

轮轨黏着-蠕滑特性直接影响着轮轨系统的工作性能和列车的运行安全。为在轮轨接触数值模型中合理地表征实测黏着-蠕滑曲线的影响,在KP模型和改进FASTSIM模型的基础上,提出了黏着-蠕滑特征参数初值计算方法,结合遗传算法设计参数拟合过... 轮轨黏着-蠕滑特性直接影响着轮轨系统的工作性能和列车的运行安全。为在轮轨接触数值模型中合理地表征实测黏着-蠕滑曲线的影响,在KP模型和改进FASTSIM模型的基础上,提出了黏着-蠕滑特征参数初值计算方法,结合遗传算法设计参数拟合过程并选取合适的适应度函数,形成了一种获取描述轮轨黏着-蠕滑特性特征参数的通用方法,随后以160 km/h速度的实测蠕滑数据为例,分析对比了本文算法拟合蠕滑曲线的计算效率及与理想工况下局部接触结果的差异。研究表明:(1)本文提出的算法在拟合不同速度工况对应的实测黏着-蠕滑曲线时均具有较高的精度,提出的拟合特征参数取值范围提高了遗传算法收敛速度,与遍历法相比计算速度提高18.5倍;(2)考虑潮湿环境实测轮轨黏着-蠕滑曲线时,轮轨黏滑分布、切向接触应力较干态理想工况有显著差异,主要体现在接触斑最大切向接触应力减小、滑动区面积随蠕滑率增大的速度减缓等。本文算法满足车辆-轨道耦合动力学数值仿真要求,可更真实地模拟实际环境条件下的轮轨相互作用。 展开更多

关键词 轮轨蠕滑曲线 轮轨黏着-蠕滑特性 遗传算法 轮轨接触 蠕滑率

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硬度匹配对轮轨滚动接触疲劳损伤行为的影响规律研究

4

作者 贾劭飞 李英奇 +5 位作者 周韶博 刘佳朋 王泓豪 丁昊昊 刘启跃 王文健 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期415-421,共7页

随着我国铁路的高速发展,轮轨在服役过程中的疲劳损伤问题愈加突出,因此,本工作利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究轮轨滑差率、轮轨硬度比对滚动接触疲劳裂纹发展的影响。结果表明:滑差率较小时,疲劳裂纹较短,且裂纹沿着表面小... 随着我国铁路的高速发展,轮轨在服役过程中的疲劳损伤问题愈加突出,因此,本工作利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究轮轨滑差率、轮轨硬度比对滚动接触疲劳裂纹发展的影响。结果表明:滑差率较小时,疲劳裂纹较短,且裂纹沿着表面小角度扩展;滑差率大时,切向力增大,表层裂纹会被磨掉。循环转数小时,裂纹均停留在试样表层,扩展不明显;循环转数过大时,枝裂纹扩展相互连接形成网状。对比不同硬度材料的裂纹扩展试验发现:不同硬度匹配对裂纹扩展有着较大影响,硬度高的材料表面塑性变形较小,裂纹扩展速度慢,裂纹长度、宽度以及深度都较小;硬度低的材料裂纹扩展速度快,裂纹长度、宽度以及深度都有所增加。裂纹在试样中不同深度处的扩展速度有着较大差异,在靠近试样表面的裂纹需要克服的扩展阻力较大,故大多裂纹都停留在塑性变形层区域;一旦裂纹突破至基体区域,裂纹的扩展速度就会急剧增加。 展开更多

关键词 疲劳裂纹 硬度匹配 滑差 塑性变形 微观组织

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轴重对轮轨材料滚动磨损与损伤行为影响 被引量：13

5

作者 丁昊昊 王文健 +2 位作者 郭俊 刘启跃 朱旻昊 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期35-41,共7页

利用WR-1轮轨滚动磨损实验机研究不同轴重下轮轨材料滚动磨损与损伤性能。结果表明:轮轨试样磨损率均随轴重增加呈现线性增加趋势,且钢轨试样磨损率大于车轮试样磨损率。轮轨试样硬化率均随时间呈现先增加后趋于稳定的变化趋势,轮轨试... 利用WR-1轮轨滚动磨损实验机研究不同轴重下轮轨材料滚动磨损与损伤性能。结果表明:轮轨试样磨损率均随轴重增加呈现线性增加趋势,且钢轨试样磨损率大于车轮试样磨损率。轮轨试样硬化率均随时间呈现先增加后趋于稳定的变化趋势,轮轨试样塑变层厚度和硬化率均随轴重增加而增大,且车轮试样硬化率大于钢轨。车轮试样和钢轨试样表面损伤形貌不同,车轮试样表面表现为垂直于滚动方向的疲劳裂纹,钢轨试样表面表现为裂纹和块状剥落,轮轨试样表面损伤均随轴重增加而更加严重;车轮试样表面裂纹疲劳断裂和钢轨试样表面块状剥落形成磨屑,成分主要为Fe2O3和马氏体,随轴重增加,磨屑尺寸呈现增大趋势,但成分与含量无明显变化。 展开更多

关键词 轴重 轮轨材料 磨损 损伤 疲劳裂纹

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等温淬火球墨铸铁滚动磨损与损伤性能 被引量：3

6

作者 付志凯 王文健 +2 位作者 丁昊昊 顾凯凯 刘启跃 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期75-80,共6页

利用不同热处理方式和球化工艺,获得两种显微组织和不同硬度的等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron,ADI)材料,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机对比研究了两种等温淬火球墨铸铁材料、车轮材料与U71Mn钢轨匹配时的滚动磨损与损... 利用不同热处理方式和球化工艺,获得两种显微组织和不同硬度的等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron,ADI)材料,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机对比研究了两种等温淬火球墨铸铁材料、车轮材料与U71Mn钢轨匹配时的滚动磨损与损伤性能。结果表明:ADI材料与U71Mn钢轨匹配时的摩擦因数明显小于车轮材料;由于ADI材料具有自润滑效果导致其磨损率明显小于车轮材料,ADI材料的自润滑性能也降低了对摩副U71Mn钢轨的磨损率,其中含有较大球状石墨和较少残余奥氏体的ADI2材料和对摩副U71Mn钢轨的磨损率最小;ADI材料的磨损机制主要表现为轻微疲劳磨损,对摩副U71Mn钢轨的磨损机制主要表现为黏着和轻微疲劳磨损,而轮轨材料匹配时的塑性流动层显著,损伤以表面疲劳裂纹和剥层损伤为主。 展开更多

关键词 等温淬火球墨铸铁 自润滑 磨损率 损伤

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油酸修饰纳米BN/TiN润滑添加剂的摩擦学性能研究 被引量：8

7

作者 孟凡善 李征 +2 位作者 丁昊昊 王文健 刘启跃 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期160-167,共8页

使用油酸对BN,TiN,BN/TiN纳米添加剂进行表面改性修饰,通过傅里叶红外光谱仪进行表征,利用四球摩擦磨损试验机考察润滑油纳米添加剂的摩擦学性能。结果表明:油酸成功枝接在纳米颗粒表面,提高其分散性能。与纯基础油相比,纳米添加剂工况... 使用油酸对BN,TiN,BN/TiN纳米添加剂进行表面改性修饰,通过傅里叶红外光谱仪进行表征,利用四球摩擦磨损试验机考察润滑油纳米添加剂的摩擦学性能。结果表明:油酸成功枝接在纳米颗粒表面,提高其分散性能。与纯基础油相比,纳米添加剂工况摩擦因数降低11.7%,磨斑直径降低29.5%,磨斑表面未出现起皮脱落现象,沟槽深度、宽度明显降低,混合BN/TiN纳米添加剂表现出协同润滑作用。纳米BN,TiN颗粒能够进入摩擦副中,起到微轴承作用,降低摩擦磨损,进入摩擦副中的纳米BN与摩擦副基体材料发生化学反应,生成氮化硼、氧化硼、氧化铁等物质修复磨损表面。 展开更多

关键词 纳米添加剂 BN TIN 自修复 润滑机理

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轮轨接触应力对U71Mn钢轨磨损-疲劳劣化行为影响研究

8

作者 杜涵秋 李英奇 +5 位作者 谢瑜龙 蔡园武 周韶博 侯茂锐 丁昊昊 刘丰收 《高速铁路新材料》 2024年第4期22-28,共7页

利用实验室摩擦磨损试验与双盘接触有限元仿真计算,初步研究U71Mn钢轨材料在法向接触应力为900 MPa、滑差率分别为0.5%、2.0%、4.0%条件下,切向接触应力对钢轨材料磨损-疲劳劣化行为的影响。结果表明:轮轨试样间法向接触应力在900 MPa... 利用实验室摩擦磨损试验与双盘接触有限元仿真计算,初步研究U71Mn钢轨材料在法向接触应力为900 MPa、滑差率分别为0.5%、2.0%、4.0%条件下,切向接触应力对钢轨材料磨损-疲劳劣化行为的影响。结果表明:轮轨试样间法向接触应力在900 MPa条件下,当滑差率由0.5%提高至2.0%时,轮轨试样间的切向接触应力、钢轨材料的平均摩擦系数、磨损率均呈增大趋势,钢轨材料的疲劳裂纹长度更长、深度更大,损伤表面起皮更为严重,此时轮轨试样间的磨损-疲劳竞争耦合关系中疲劳作用成为了劣化行为的主导;当滑差率由2.0%提高至4.0%时,钢轨材料的平均摩擦系数、磨损率均呈增大趋势,损伤表面起皮更为严重,但轮轨试样间的切向接触应力增加十分有限,钢轨材料的疲劳裂纹长度和深度均略有降低,此时轮轨试样间的磨损-疲劳竞争耦合关系中磨损作用成为了劣化行为的主导。 展开更多

关键词 U71Mn钢轨材料 摩擦磨损试验 有限元仿真计算 接触应力 磨损 疲劳

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Sm_(2)O_(3),BN和Si_(3)N_(4)纳米添加剂润滑油的减摩抗磨性能

9

作者 李征 李杨 +3 位作者 张春佳 魏云玲 罗仁杰 丁昊昊 《青岛理工大学学报》 CAS 2022年第6期144-151,共8页

为了研究不同纳米添加剂的减磨抗磨性能,利用油酸(OA)分别对纳米Sm_(2)O_(3),BN和Si_(3)N_(4)进行修饰,然后分散进500SN基础油中,观察其分散稳定性;利用往复式摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,分析不同纳米添加剂润滑油的摩擦性能与试... 为了研究不同纳米添加剂的减磨抗磨性能,利用油酸(OA)分别对纳米Sm_(2)O_(3),BN和Si_(3)N_(4)进行修饰,然后分散进500SN基础油中,观察其分散稳定性;利用往复式摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,分析不同纳米添加剂润滑油的摩擦性能与试块磨斑表面形貌。结果表明:纳米添加剂可以起到减摩效果,相较于其他种类的纳米润滑油,纳米Sm_(2)O_(3)浊液的减摩特性较好。在#45钢试块上进行摩擦磨损试验时,试块在纳米Sm_(2)O_(3)润滑油浊液作为润滑介质时的摩擦系数相对于润滑介质为500SN基础油时下降34.55%;而当润滑介质为纳米Sm_(2)O_(3)油液时,纳米Sm_(2)O_(3)的浊液抗磨效果最佳。综上得出结论,纳米Sm_(2)O_(3),BN和Si_(3)N_(4)三种材料中,纳米Sm_(2)O_(3)作为润滑油添加剂减摩抗磨性能最优。 展开更多

关键词 摩擦磨损 纳米添加剂 减磨 抗磨

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滑差对贝氏体钢轨材料磨损行为的影响 被引量：5

10

作者 李英奇 刘佳朋 +3 位作者 张银花 胡月 丁昊昊 王文健 《铁道建筑》 北大核心 2020年第5期112-114,118,共4页

通过对磨试验研究接触应力相同时贝氏体钢轨的磨损率、表面粗糙度、硬度,并结合扫描电镜观测到的磨损表面和剖面的形貌特征,分析不同滑差条件下贝氏体钢轨的磨损行为特征和变化规律.结果表明:接触应力为500 MPa条件下,贝氏体钢轨磨损率... 通过对磨试验研究接触应力相同时贝氏体钢轨的磨损率、表面粗糙度、硬度,并结合扫描电镜观测到的磨损表面和剖面的形貌特征,分析不同滑差条件下贝氏体钢轨的磨损行为特征和变化规律.结果表明:接触应力为500 MPa条件下,贝氏体钢轨磨损率随滑差的增大而显著增大,滑差由2%增大到10%时磨损率增大了8倍;小滑差条件下的贝氏体钢轨表面较光滑,有少量疲劳裂纹,以滚动接触疲劳磨损为主;大滑差条件下表面粗糙,有疲劳裂纹、剥落坑和表面划擦痕迹,更接近滑动磨损;增大滑差可导致磨损表面加工硬化率偏大;增大滑差对贝氏体钢轨表面的滚动接触疲劳裂纹在深度方向的扩展几乎无影响,且对塑性变形层厚度影响不明显;大滑差可引发亚表面次表层裂纹. 展开更多

关键词 工程材料 贝氏体钢轨 试验研究 滑差 接触应力 裂纹 磨损率 表面粗糙度 加工硬化率

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轮轨滚动接触疲劳损伤机制与预测方法研究 被引量：11

11

作者 谢瑜龙 丁昊昊 +4 位作者 林强 周韶博 王文健 刘丰收 刘启跃 《高速铁路新材料》 2022年第1期20-29,共10页

随着列车运行速度和轴重的提高,轮轨接触疲劳问题成为铁路研究的重点和难题,它不仅增加车轮和钢轨维护成本,还直接危及列车行车安全。针对常见的轮轨接触疲劳损伤类型与损伤机制进行了较为全面的总结,分析了目前轮轨接触疲劳损伤的主要... 随着列车运行速度和轴重的提高,轮轨接触疲劳问题成为铁路研究的重点和难题,它不仅增加车轮和钢轨维护成本,还直接危及列车行车安全。针对常见的轮轨接触疲劳损伤类型与损伤机制进行了较为全面的总结,分析了目前轮轨接触疲劳损伤的主要预测方法和模型。从轮轨材料、第三体介质和环境温度3个方面综述了轮轨接触疲劳损伤的形成机制,分析了用于预测轮轨接触疲劳损伤的安定图与损伤函数等方法模型,探讨了未来轮轨接触疲劳损伤预测亟需开展的研究内容。 展开更多

关键词 轮轨接触疲劳 损伤机制 预测模型 安定图

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模拟曲线滚滑接触的轮轨材料磨损试验研究 被引量：2

12

作者 周韶博 王泓豪 +4 位作者 杜涵秋 杨光 李英奇 丁昊昊 刘丰收 《高速铁路新材料》 2023年第5期5-10,共6页

基于实测曲线轮轨廓形计算得到轮轨接触应力和滑差率数据,采用双盘式摩擦磨损试验机,开展了U71Mn钢轨和ER8车轮材料模拟曲线滚滑接触状态下的滚动摩擦磨损试验,对轮轨试样的磨损量、摩擦系数变化、加工硬化、表面形貌等进行了对比分析... 基于实测曲线轮轨廓形计算得到轮轨接触应力和滑差率数据,采用双盘式摩擦磨损试验机,开展了U71Mn钢轨和ER8车轮材料模拟曲线滚滑接触状态下的滚动摩擦磨损试验,对轮轨试样的磨损量、摩擦系数变化、加工硬化、表面形貌等进行了对比分析。结果表明:滑差率对轮轨试样磨损速率的影响要显著大于接触应力;轮轨试样间的摩擦系数随着接触应力的增加而降低,随着滑差率的增加而增加,但都逐渐收敛于0.7~0.8区间;钢轨试样形成的加工硬化层既硬且薄,相比车轮试样表现出更高的耐磨性。滑差率对轮轨间磨损模式由氧化磨损—黏着磨损—疲劳磨损发展过程的影响更为直接;接触应力相同时,车轮试样的表面裂纹密度在滑差率4%时达到峰值。建议轮轨磨损标准试验方法的滑差率取4%~6%,接触应力取600~800 MPa。 展开更多

关键词 高速铁路 轮轨材料 曲线磨耗 磨损试验

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