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涡流脉冲热像对钢轨滚动接触疲劳裂纹表面长度的量化评估研究 被引量:2
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作者 杨延强 朱俊臻 +1 位作者 冯辅周 王红军 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2021年第9期144-149,共6页
涡流脉冲热像技术作为一种新型的无损检测技术,兼具有感应加热非接触、高效和红外热像快速直观等优点,已应用于 不同领域关键部件的缺陷检测与评估。 针对钢轨踏面存在的滚动接触疲劳裂纹,利用涡流脉冲热像开展裂纹表面长度量化研 究分... 涡流脉冲热像技术作为一种新型的无损检测技术,兼具有感应加热非接触、高效和红外热像快速直观等优点,已应用于 不同领域关键部件的缺陷检测与评估。 针对钢轨踏面存在的滚动接触疲劳裂纹,利用涡流脉冲热像开展裂纹表面长度量化研 究分析。 针对滚动接触疲劳裂纹形貌分布复杂这一特点,设计了一套结合裂纹响应提取和裂纹识别的流程。 并通过线性拟合 参数对比分析了在裂纹响应提取中使用的不同方法的性能。 试验结果表明,采用加热前期的热像数据进行主成分分析得到的 热模对裂纹长度量化效果最好,具有最高的拟合优度 92. 8%,灵敏度 5. 91,和最小的残差 2⁃范数 2. 24。 展开更多
关键词 涡流脉冲热像 钢轨滚动接触疲劳裂纹 缺陷量化
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钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测 被引量:10
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作者 邓铁松 李伟 +1 位作者 温泽峰 金学松 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期46-51,共6页
利用有限元分析软件ABAQUS建立钢轨平面应变有限元模型,并利用Jiang-Sehitoglu循环塑性本构关系建立1070钢轨钢本构关系,通过移动载荷模拟车轮在钢轨上的反复滚动,并通过Jiang伤损模型计算疲劳裂纹萌生寿命,分析钢轨材料缺陷(空洞)和不... 利用有限元分析软件ABAQUS建立钢轨平面应变有限元模型,并利用Jiang-Sehitoglu循环塑性本构关系建立1070钢轨钢本构关系,通过移动载荷模拟车轮在钢轨上的反复滚动,并通过Jiang伤损模型计算疲劳裂纹萌生寿命,分析钢轨材料缺陷(空洞)和不同摩擦因数对疲劳裂纹萌生寿命的影响。计算结果表明,当车轮滚动30次时,钢轨表层的应力应变响应趋于稳定,最大残余应力应变发生在次表层,正常钢轨的萌生寿命是含材料缺陷(存在材料空洞)钢轨的17~27倍,且缺陷(材料空洞)处裂纹萌生位置为135°~150°位置,随着摩擦因数增大,钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命逐渐减小,对裂纹萌生方向和位置影响不大。 展开更多
关键词 材料空洞 钢轨 滚动接触疲劳 裂纹萌生寿命
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钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生和磨耗共存预测方法验证 被引量:4
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作者 周宇 王钲 +2 位作者 卢哲超 梁旭 李骏鹏 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期411-420,共10页
采用小比例轮轮滚动接触疲劳试验再现钢轨裂纹萌生和磨耗过程,根据钢轨裂纹萌生和磨耗共存预测方法结合试验条件建立相应的预测模型,分别对试验和仿真预测的钢轨试样磨耗、裂纹萌生寿命和启裂角度等进行比对,从而验证钢轨裂纹萌生和磨... 采用小比例轮轮滚动接触疲劳试验再现钢轨裂纹萌生和磨耗过程,根据钢轨裂纹萌生和磨耗共存预测方法结合试验条件建立相应的预测模型,分别对试验和仿真预测的钢轨试样磨耗、裂纹萌生寿命和启裂角度等进行比对,从而验证钢轨裂纹萌生和磨耗共存预测方法。研究发现:当试样萌生裂纹时,有53.8%的试样经历了2个磨耗阶段,平均磨耗发展率约为5.83μm·10^(-4)次^(−1);预测的试样在萌生裂纹前经历了2次磨耗阶段,平均磨耗发展率约为5.18μm·10^(-4)次^(−1),较试验结果低约11.1%;试验中试样裂纹萌生寿命在6×10^(4)~14×10^(4)次范围内,且裂纹长度在荷载循环次数在11×10^(4)~12×10^(4)次时达到极大值,预测的裂纹萌生寿命为11.1×10^(4)次,基本与试验结果中裂纹萌生时出现极大值的试样所对应的荷载作用次数接近。试验观测到试样表面裂纹开口与滚动方向的角度平均值约为45°;仿真预测的裂纹开口与滚动方向的角度平均值基本与观测到的裂纹开口与滚动方向的角度一致。 展开更多
关键词 钢轨 滚动接触疲劳 裂纹萌生 磨耗 小比例轮轮试验
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液体对钢轨滚动接触疲劳裂纹的作用 被引量:2
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作者 周宇 王钲 +1 位作者 卢哲超 李骏鹏 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期253-263,共11页
建立基于耦合欧拉−拉格朗日方法的液体-裂纹流固耦合数值模型,分析移动轮轨接触荷载下液体对钢轨滚动接触疲劳裂纹面之间的压力分布情况,研究了不同黏度液体对不同长度、不同角度裂纹的作用。结论发现:高黏度液体对裂纹全长均有压力,对... 建立基于耦合欧拉−拉格朗日方法的液体-裂纹流固耦合数值模型,分析移动轮轨接触荷载下液体对钢轨滚动接触疲劳裂纹面之间的压力分布情况,研究了不同黏度液体对不同长度、不同角度裂纹的作用。结论发现:高黏度液体对裂纹全长均有压力,对裂纹面的压力是低黏度液体压力的4.8~5.9倍,且越靠近裂纹尖端的压力越大,算例工况下脂类对裂纹尖端的压力最大值达到约690~751MPa。随着接触荷载通过裂纹开口,高黏度液体仍然停留在裂纹内,对裂纹面压力作用持续时间较长,约占一次荷载周期的80%~90%,在一个荷载周期内对裂纹面的压力分布呈马鞍状。而低黏度液体会随着轮轨接触荷载的运行被挤出裂纹,主要对裂纹开口及中段形成较大压力,对裂纹面的压力作用持续时间仅占一次荷载周期的10%~30%,在一个荷载周期内对裂纹面的压力分布呈山峰状。裂纹角度越大、长度越长,液体对裂纹面的压力作用更大,裂纹扩展趋势更明显。裂纹角度为30°和40°时分别较20°时,高黏度液体对裂纹面压力最大值增大了38.5%~63.8%和1.1~1.2倍。裂纹长度为2mm时较1.5mm时,高黏度液体对裂纹面压力最大值增大了6.1%~8.3%。 展开更多
关键词 钢轨 滚动接触疲劳 裂纹 液体 疲劳伤损
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普速铁路钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生研究和检验 被引量:3
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作者 周宇 李骏鹏 司道林 《铁道建筑》 北大核心 2020年第5期107-111,共5页
以普速铁路京九线不同曲线半径为研究对象,建立车辆-轨道动力学模型、磨耗和裂纹萌生预测模型;计算60N廓形在不同曲线半径条件下的轮轨接触状态,预测了不同曲线条件下磨耗发展率、裂纹萌生位置与寿命,并与京九线现场观测结果进行对比验... 以普速铁路京九线不同曲线半径为研究对象,建立车辆-轨道动力学模型、磨耗和裂纹萌生预测模型;计算60N廓形在不同曲线半径条件下的轮轨接触状态,预测了不同曲线条件下磨耗发展率、裂纹萌生位置与寿命,并与京九线现场观测结果进行对比验证.研究结果表明:随着疲劳损伤的累积,不同曲线半径下钢轨的阶段磨耗发展率呈下降的趋势,其中曲线半径小(600 m)的磨耗发展率降低最快,随着曲线半径的增大,平均磨耗发展率降低趋势减缓;不同曲线半径下钢轨裂纹萌生位置均在钢轨表面以下1~3 mm处,横向位置在距离轨顶中心15~20 mm范围内,曲线半径600 m外轨裂纹萌生寿命大约为2.64×10^5次,内轨裂纹萌生寿命约为4.86×10^5次,与现场观测较为符合. 展开更多
关键词 钢轨 普速铁路 滚动接触疲劳 磨耗 裂纹萌生
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波磨激励下的地铁钢轨滚动接触疲劳裂纹瞬态扩展行为 被引量:4
6
作者 沈正行 赵鑫 +2 位作者 王平 刘顺稳 温泽峰 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4552-4561,共10页
针对地铁曲线段钢轨波磨与滚动接触疲劳损伤共存现象,在ANSYS/LS-DYNA软件中建立了采用显式时间积分的瞬态有限元模型,分析钢轨短波波磨对其上滚动接触疲劳裂纹瞬态扩展行为的影响。以我国某地铁R450 m圆曲线段低轨损伤为例,考虑21条长... 针对地铁曲线段钢轨波磨与滚动接触疲劳损伤共存现象,在ANSYS/LS-DYNA软件中建立了采用显式时间积分的瞬态有限元模型,分析钢轨短波波磨对其上滚动接触疲劳裂纹瞬态扩展行为的影响。以我国某地铁R450 m圆曲线段低轨损伤为例,考虑21条长度15 mm、深度3 mm、倾角30°且等间距分布的半椭圆形裂纹,波长30 mm、波深范围为0.03~0.09 mm的典型短波波磨,分析在速度67.6 km/h、摩擦因数0.5和牵引系数0.1等条件下,导向轮对通过时低轨侧瞬态滚动接触行为和裂纹群瞬态扩展行为。结果表明:裂纹群对轮轨接触产生持续周期性激励,且造成法、切向动态轮轨力波动幅值远低于典型短波波磨;处于波磨激励下动态加载时段内的裂纹,其最大裂尖动态应力强度因子较无波磨工况更大,而在减载时段内则相对更小,整个裂纹群的动态应力强度因子结果呈现出与波磨几何相对应的周期性波动;当波深增加时,最大裂尖动态应力强度因子也相应增大。在波长30 mm、波深0.09 mm的波磨激励下,裂纹群内的等效动态应力强度因子最大值较无波磨工况增加了34.4%,采用文献中报道的裂纹稳态扩展速率Paris公式发现,对应裂纹扩展速率增加了179.3%。这意味着波磨会显著加速钢轨滚动接触疲劳裂纹的扩展速率,增加断轨风险,现场必须对波磨区段内的钢轨滚动接触疲劳裂纹给予高度重视。 展开更多
关键词 地铁波磨 滚动接触疲劳 瞬态接触载荷 动态应力强度因子 裂纹扩展速率
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液体黏度对钢轨滚动接触疲劳裂纹扩展影响分析 被引量:4
7
作者 汪鹏鹏 郭俊 +1 位作者 刘启跃 王文健 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期194-201,共8页
基于雷诺方程和有限元法,通过轮轨滚动接触二维模型,计算液体受到挤压渗入钢轨表面裂纹后的压力分布,对裂纹尖端的应力强度因子进行分析,研究了不同黏度液体对钢轨滚动接触疲劳裂纹扩展的影响。结果表明:在钢轨表面出现液体后,裂纹扩展... 基于雷诺方程和有限元法,通过轮轨滚动接触二维模型,计算液体受到挤压渗入钢轨表面裂纹后的压力分布,对裂纹尖端的应力强度因子进行分析,研究了不同黏度液体对钢轨滚动接触疲劳裂纹扩展的影响。结果表明:在钢轨表面出现液体后,裂纹扩展形式由Ⅱ型转变为Ⅰ型,渗入裂纹的液体更容易引起材料剥落;黏度愈大,裂纹平均扩展角度越大,扩展路径由光滑变得曲折。当黏度一定时,裂纹初始角度越大,裂纹扩展速率越低;随着黏度的增大,裂纹扩展速率减小。 展开更多
关键词 钢轨 液体黏度 应力强度因子 滚动接触疲劳裂纹 数值计算
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不同运行参数下珠光体与贝氏体钢轨钢滚动磨损与接触疲劳行为研究
8
作者 韩振宇 汪渊 +5 位作者 丁昊昊 张沭玥 王文健 刘佳朋 刘启跃 周仲荣 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期676-687,共12页
钢轨服役过程中的滚动磨损和接触疲劳损伤行为直接影响到列车的运行安全,而钢轨材质和运行参数对其损伤具有关键影响.因此,本文中利用JD-1轮轨模拟试验机开展了珠光体和贝氏体钢轨材料在不同运行速度、轴重及曲线半径下的轮轨滚动接触... 钢轨服役过程中的滚动磨损和接触疲劳损伤行为直接影响到列车的运行安全,而钢轨材质和运行参数对其损伤具有关键影响.因此,本文中利用JD-1轮轨模拟试验机开展了珠光体和贝氏体钢轨材料在不同运行速度、轴重及曲线半径下的轮轨滚动接触模拟试验.研究表明:珠光体与贝氏体钢轨材料在相同运行工况下滚动磨损和接触疲劳行为存在差异,贝氏体钢轨材料的损伤程度较珠光体钢轨材料轻微;钢轨材料磨损率及表面损伤变化趋势均与运行速度和曲线半径呈负相关,而与轴重的变化趋势呈正相关;钢轨材料的塑性变形层深度随轴重的增大以及曲线半径的减小而增加,滚动接触疲劳损伤随轴重呈先增加后减小的整体变化趋势.在轴重较大、运行速度和曲线半径较小工况下,钢轨材料损伤严重,故需对相应钢轨线路进行实时监测并采取维修养护措施. 展开更多
关键词 钢轨材料 运行工况 磨损 滚动接触疲劳 珠光体 贝氏体
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U75V钢轨微观晶粒结构对滚动接触疲劳损伤行为影响
9
作者 李骏鹏 周宇 +3 位作者 梁旭 华建兵 刘思磊 翁之意 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第2期60-71,共12页
钢轨材料晶粒的拓扑结构、尺寸和取向等微观结构特性,对钢轨早期滚动接触疲劳(Rolling Con⁃tact Fatigue,RCF)裂纹演化影响显著。为分析晶粒结构对RCF裂纹的影响,基于晶体塑性理论和维诺图(Vo⁃ronoi)原理建立反映U75V钢轨材料晶粒几何... 钢轨材料晶粒的拓扑结构、尺寸和取向等微观结构特性,对钢轨早期滚动接触疲劳(Rolling Con⁃tact Fatigue,RCF)裂纹演化影响显著。为分析晶粒结构对RCF裂纹的影响,基于晶体塑性理论和维诺图(Vo⁃ronoi)原理建立反映U75V钢轨材料晶粒几何结构、取向等特征的微观模型;通过修正的内聚力单元构建材料微观结构与疲劳损伤之间的联系,实现在微观尺度模拟RCF裂纹演化,建立钢轨微观RCF裂纹演化模型;基于该模型,研究循环荷载作用下钢轨微观组织结构对表面RCF裂纹萌生位置和扩展路径的影响。结果表明:循环荷载作用下,RCF裂纹大多萌生于晶界处,微裂纹萌生的位置和寿命具有随机性,但萌生位置在特定区域内呈现集中趋势;RCF裂纹在不同阶段的扩展速率不同,随扩展长度的增加整体呈早期慢后期逐渐变快的趋势,可分为2个阶段;Ⅰ阶段为起步阶段,微裂纹扩展长度在该阶段为几个晶粒尺寸,且该阶段裂纹的萌生扩展行为主要受晶粒取向和晶界间相互作用支配,裂纹扩展速率在0.0025μm·r^(-1)左右,远低于裂纹平均扩展速率0.0103μm·r^(-1);当萌生位置间隔较近的微裂纹在扩展过程中相互吸引聚合,形成1条新裂纹时,进入Ⅱ阶段;新裂纹的扩展行为主要受外部荷载的支配,裂纹扩展速率明显增加,最快可达0.0187μm·r^(-1);模拟结果与双轮试验观测的裂纹形态吻合良好。 展开更多
关键词 U75V钢轨 滚动接触疲劳 微观结构 晶体塑性 裂纹扩展 微观模型
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钢轨材料局部激光熔覆自熔性合金涂层的磨损与滚动接触疲劳行为 被引量:4
10
作者 丁昊昊 谢天星 +4 位作者 王文健 祝毅 阳义 郭俊 林强 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-13,共13页
激光熔覆技术可用于钢轨局部损伤表面的局部修复,但局部修复钢轨材料的磨损与滚动接触疲劳损伤规律尚不清楚。通过在钢轨试样表面切除凹槽来模拟局部损伤,在凹槽处激光熔覆Ni基、Fe基和Co基自熔性合金粉末,分析修复钢轨微观组织与硬度,... 激光熔覆技术可用于钢轨局部损伤表面的局部修复,但局部修复钢轨材料的磨损与滚动接触疲劳损伤规律尚不清楚。通过在钢轨试样表面切除凹槽来模拟局部损伤,在凹槽处激光熔覆Ni基、Fe基和Co基自熔性合金粉末,分析修复钢轨微观组织与硬度,然后利用双轮对滚试验研究局部修复钢轨试样的磨损与滚动接触疲劳行为。结果表明,激光熔覆涂层形成了共晶与枝晶组织,Ni基涂层组织粗大、硬度较小,Fe基与Co基涂层组织尺寸较小,Fe基涂层硬度最大,Co基涂层硬度居中。相比未熔覆区域,激光熔覆区(涂层)塑性变形层厚度较小,且涂层原始硬度越高,硬化后硬度越大,但硬化率和硬化层厚度更小。未熔覆区滚动接触疲劳裂纹较长,但裂纹角度较小;熔覆区裂纹长度均有所降低,但裂纹扩展角度明显增大;熔覆区与未熔覆区结合处疲劳损伤最为严重,疲劳裂纹角度和深度均比熔覆区和未熔覆区更大。对比分析发现,Stellite21(Co基)熔覆试样摩擦因数较低,熔覆区与未熔覆区磨损深度差较小,抗滚动接触疲劳性能较好,较为适合钢轨局部损伤的激光修复。研究结果可为激光熔覆技术在钢轨局部修复上的应用与优化提供理论与技术指导。 展开更多
关键词 激光熔覆 损伤钢轨 微观组织 磨损 滚动接触疲劳
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贝氏体钢轨磨损与接触疲劳行为的研究进展 被引量:1
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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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重载曲线钢轨滚动接触疲劳时变规律及治理优化 被引量:3
12
作者 张昕 赵鑫 +3 位作者 彭峰 李静伟 张凯 李涛 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3153-3165,共13页
为探明某重载铁路小半径曲线钢轨因滚动接触疲劳提前失效机理及优化现有打磨策略,针对该重载线曲线段发生的U75V热处理钢轨滚动接触疲劳损伤,开展不同半径、运量曲线钢轨的现场试验、室内试验、数值仿真,揭示现场不同圆曲线段钢轨疲劳... 为探明某重载铁路小半径曲线钢轨因滚动接触疲劳提前失效机理及优化现有打磨策略,针对该重载线曲线段发生的U75V热处理钢轨滚动接触疲劳损伤,开展不同半径、运量曲线钢轨的现场试验、室内试验、数值仿真,揭示现场不同圆曲线段钢轨疲劳随服役时间的演化规律。研究结果表明:钢轨疲劳随服役时间的演化大致分为裂纹萌生与快速扩展和裂纹-磨耗共生2个阶段。在进入裂纹-磨耗共生阶段后,R600 m、R800 m重载圆曲线段随着服役时间累计会因钢轨显著失形导致轮轨匹配恶化,虽对轨距角裂纹产生了一定抑制作用,但轨面部分区域产生了严重剥离掉块,可能会威胁到安全行车,究其根本原因是钢轨失形到一定程度后轮轨接触点向轨肩集中所致;所跟踪的其余曲线因钢轨磨耗较小未明显失形,故不会出现严重剥离掉块。在实验室内通过对下道钢轨失效分析后发现,涡流探伤仪测量到的最大深度与真实最大深度间存在误差;测量深度一般大于真实深度,真实深度在变大的同时测量深度与真实深度间的误差会越来越大。基于钢轨滚动接触疲劳时变规律,为进一步延长R600 m、R800 m重载钢轨的使用寿命,建议加大打磨频率(特别是在新轨上道6个月内),优先将廓形打磨为标准廓形,兼顾磨去疲劳裂纹;对于更大半径曲线考虑到经济性等,保持当前的打磨策略即可。 展开更多
关键词 重载铁路 曲线钢轨 滚动接触疲劳 涡流检测 钢轨打磨
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轮轨高速滚动接触及钢轨疲劳裂纹扩展研究 被引量:20
13
作者 江晓禹 李孝滔 +1 位作者 李煦 曹世豪 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期274-281,共8页
为研究高速列车轮轨滚动接触疲劳损伤,通过引入应变率效应,获得了轮轨接触作用力的分布,并基于最大周向应力判据,对车轮滚过裂纹过程中裂纹可能的扩展角度进行了统计分析,确定了钢轨表面疲劳裂纹的扩展方向.根据威布尔分布,用可能扩展... 为研究高速列车轮轨滚动接触疲劳损伤,通过引入应变率效应,获得了轮轨接触作用力的分布,并基于最大周向应力判据,对车轮滚过裂纹过程中裂纹可能的扩展角度进行了统计分析,确定了钢轨表面疲劳裂纹的扩展方向.根据威布尔分布,用可能扩展角度均值作为裂纹扩展方向,获得了裂纹扩展路径.研究结果表明,低速列车钢轨的裂纹扩展为张开型裂纹逐渐变为滑开型裂纹,高速列车的钢轨裂纹扩展基本都是张开型裂纹;高速列车钢轨的裂纹扩展速率快于低速列车钢轨;模拟的裂纹路径与实验测得的裂纹路径吻合,验证了用可能扩展角度的均值作为裂纹扩展方向的合理性. 展开更多
关键词 滚动接触疲劳 有限元 裂纹扩展 威布尔分布
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液体对轮轨滚动接触疲劳作用下的钢轨表面裂纹扩展机理的影响 被引量:11
14
作者 刘园 《上海海事大学学报》 北大核心 2011年第1期65-69,共5页
为研究液体渗入钢轨表面裂纹对铁路造成的安全问题,通过计算液体介质渗入钢轨表面裂纹后不同接触载荷以及轮轨表面摩擦因数条件下裂纹尖端的应力强度因子,对裂纹扩展方向和扩展速率进行分析,总结滚动接触载荷作用下液体渗入对钢轨表面... 为研究液体渗入钢轨表面裂纹对铁路造成的安全问题,通过计算液体介质渗入钢轨表面裂纹后不同接触载荷以及轮轨表面摩擦因数条件下裂纹尖端的应力强度因子,对裂纹扩展方向和扩展速率进行分析,总结滚动接触载荷作用下液体渗入对钢轨表面疲劳裂纹扩展机理的影响. 展开更多
关键词 滚动接触疲劳 液体渗入 赫兹接触 裂纹扩展机理
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裂纹间距对轮轨滚动接触疲劳作用下的钢轨表面多裂纹扩展趋势的影响 被引量:6
15
作者 刘园 《上海海事大学学报》 北大核心 2013年第4期82-85,共4页
为研究影响钢轨表面斜裂纹扩展的因素,通过建立三维有限元模型,对钢轨表面多裂纹在轮轨滚动接触疲劳作用下的裂纹扩展情况进行仿真分析,计算不同裂纹间距条件下原有裂尖前缘的应力强度因子.根据应力强度因子的计算结果和钢轨的材料特性... 为研究影响钢轨表面斜裂纹扩展的因素,通过建立三维有限元模型,对钢轨表面多裂纹在轮轨滚动接触疲劳作用下的裂纹扩展情况进行仿真分析,计算不同裂纹间距条件下原有裂尖前缘的应力强度因子.根据应力强度因子的计算结果和钢轨的材料特性,对裂纹在深度方向和水平方向上的扩展方向和扩展速率进行预测.分析结果表明,随着裂纹间距的减小,新裂纹的萌生能降低原有裂纹的扩展速率,但原有裂纹扩展方向向新裂纹弯曲,容易导致两裂纹融合,从而形成新的裂纹,其扩展速率可能会远远大于原有裂纹. 展开更多
关键词 应力强度因子 裂纹 扩展方向 扩展速率 滚动接触疲劳
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钢轨轨顶弯钩形滚动接触疲劳裂纹空间扩展特性研究 被引量:2
16
作者 李骏鹏 周宇 +3 位作者 梁旭 王钲 卢哲超 程中宁 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期125-134,共10页
采用X射线断层扫描技术测量重载铁路钢轨轨顶面弯钩形滚动接触疲劳裂纹,根据非均匀有理B样条方法实现了曲面裂纹的空间三维重构,建立弯钩形裂纹的双曲面模型,提出基于扩展有限元的弯钩形曲面裂纹扩展预测方法,研究不同深度裂纹在空间上... 采用X射线断层扫描技术测量重载铁路钢轨轨顶面弯钩形滚动接触疲劳裂纹,根据非均匀有理B样条方法实现了曲面裂纹的空间三维重构,建立弯钩形裂纹的双曲面模型,提出基于扩展有限元的弯钩形曲面裂纹扩展预测方法,研究不同深度裂纹在空间上的扩展特征。结果表明,在轮轨接触荷载作用下,弯钩形裂纹的扩展是张开、滑开和撕开效应结合的复合开裂;对于深度较浅的裂纹,即尚未发生路径转变的1/3、1/2深度裂纹,其扩展明显;当裂纹扩展到一定深度、发生路径转变后,裂纹的扩展逐渐降低,形成明显的弯钩;裂纹尖端不同位置应力强度因子不同,空间上以一定角度呈“凸”字形不均匀发展;预测得到通过总重在100~150 MGT裂纹扩展长度最大为0.389 mm,扩展最快位置在裂纹尖端中部附近,转向后弯钩形裂纹扩展角度范围为15°~35°,与显微观测的实际裂纹接近。 展开更多
关键词 重载铁路 钢轨 滚动接触疲劳 弯钩形裂纹 三维重构 裂纹扩展
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基于涡流检测和神经网络的钢轨表面滚动接触疲劳裂纹特征评估 被引量:6
17
作者 熊龙辉 张玉华 +3 位作者 马运忠 李培 钟艳春 黄筱妍 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期69-75,共7页
基于钢轨表面不同深度和角度的2组人工伤损及涡流检测系统,在100~2000 kHz激励频率范围内进行钢轨裂纹检测试验,确定最佳激励频率;在最佳激励频率769 kHz条件下对人工伤损进行检测,分析伤损尺寸参数与信号特征值的关系;基于最小二乘法... 基于钢轨表面不同深度和角度的2组人工伤损及涡流检测系统,在100~2000 kHz激励频率范围内进行钢轨裂纹检测试验,确定最佳激励频率;在最佳激励频率769 kHz条件下对人工伤损进行检测,分析伤损尺寸参数与信号特征值的关系;基于最小二乘法曲线拟合原理,分别采用指数函数和三次多项式函数对伤损深度和角度进行定量评估;采用基于LM算法的BP神经网络方法,对伤损深度和角度进行定量评估;对2类定量评估结果进行对比。结果表明:基于曲线拟合原理的定量评估中指数函数更适用,其对深度和角度定量评估分类准确率分别为75%和66.67%;神经网络方法对深度和角度定量评估分类准确率分别为100%和83.33%,均高于指数函数定量评估。 展开更多
关键词 钢轨检测 钢轨伤损 滚动接触疲劳裂纹 涡流检测 曲线拟合 神经网络
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轴承钢滚动接触疲劳诱发白蚀区的研究进展
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作者 付悍巍 冯绍晨 《轴承》 北大核心 2024年第11期12-19,共8页
白蚀区是轴承钢在滚动接触疲劳条件下出现的一种由夹杂物和碳化物诱发的特殊且重要的显微组织变化,与轴承钢的寿命密切相关。白蚀区已经被深入研究了70多年且取得了相当的进展,但关于白蚀区仍有许多关键科学问题有待解答。对白蚀区形成... 白蚀区是轴承钢在滚动接触疲劳条件下出现的一种由夹杂物和碳化物诱发的特殊且重要的显微组织变化,与轴承钢的寿命密切相关。白蚀区已经被深入研究了70多年且取得了相当的进展,但关于白蚀区仍有许多关键科学问题有待解答。对白蚀区形成的应力环境进行了阐释,并对白蚀区中纳米晶粒、碳化物溶解、整体贫碳等显微结构特点和基于剧烈塑性变形的显微组织演变机理的研究进展进行了总结,基于当前的研究进展,认为应减少对白蚀区进行过量的显微组织表征,更多关注白蚀区形成过程的若干关键科学问题和悖论。白蚀区的研究对轴承钢加工制造及热处理过程具有重要指导意义,通过优化轴承钢的生产工艺,调控抑制白蚀区形成的显微组织,从而实现轴承钢的长寿命目标。 展开更多
关键词 滚动轴承 轴承钢 接触疲劳 疲劳裂纹 显微组织 非金属夹杂物
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钢轨滚动疲劳裂纹与磨损耦合关系研究 被引量:19
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作者 赵雪芹 王文健 +3 位作者 钟雯 刘启跃 朱旻昊 周仲荣 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期84-87,共4页
随着高速、重载铁路的发展,轮轨滚动磨损与疲劳损伤严重影响列车的运行安全。本文在JD-1型轮轨模拟试验机上研究干态工况下2种钢轨材料在2种处理工艺下4种试样的滚动磨损及疲劳损伤性能,利用显微硬度计和扫描电子显微镜(SEM)对试样表面... 随着高速、重载铁路的发展,轮轨滚动磨损与疲劳损伤严重影响列车的运行安全。本文在JD-1型轮轨模拟试验机上研究干态工况下2种钢轨材料在2种处理工艺下4种试样的滚动磨损及疲劳损伤性能,利用显微硬度计和扫描电子显微镜(SEM)对试样表面硬度变化、磨损量及疲劳裂纹形成情况等进行对比分析。结果表明,由于加工硬化作用试验后所有试样的硬度均有提高;热处理工艺对钢轨材料的磨损和疲劳性能具有明显影响;钢轨的抗磨损与抗疲劳性能是两种不同的材料特性,两者表现为相互竞争与制约的耦合关系,即磨损严重时疲劳损伤表现相对轻微;适当降低材料含碳量,增加钢轨的磨损率有利于延长钢轨的疲劳寿命。 展开更多
关键词 钢轨 滚动磨损 疲劳裂纹 硬度
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曲率半径对钢轨滚动接触疲劳性能的影响 被引量:11
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作者 钟雯 王文健 +2 位作者 宋纾崎 胡家杰 刘启跃 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期254-257,共4页
在JD-1型轮轨模拟试验机上,通过改变冲角,研究了干态工况下曲率半径对PD3和U71Mn钢轨滚动接触疲劳性能的影响.结果表明,随曲率半径减小,钢轨磨损量增大,流变层增厚且不均匀.PD3钢轨有较好的抗磨损性能,但疲劳裂纹损伤严重;U71Mn钢轨有... 在JD-1型轮轨模拟试验机上,通过改变冲角,研究了干态工况下曲率半径对PD3和U71Mn钢轨滚动接触疲劳性能的影响.结果表明,随曲率半径减小,钢轨磨损量增大,流变层增厚且不均匀.PD3钢轨有较好的抗磨损性能,但疲劳裂纹损伤严重;U71Mn钢轨有良好的抗疲劳性能. 展开更多
关键词 钢轨 曲率半径 疲劳裂纹 接触疲劳 磨损
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