發(fā)布時(shí)間：2021-07-14 07:18

　　在鐵路運(yùn)輸行業(yè)中,鋼軌踏面由于受到循環(huán)載荷的作用極易產(chǎn)生疲勞微裂紋,隨著疲勞作用的積累,鋼軌表面會(huì)產(chǎn)生剝離、掉塊,甚至斷軌。因此,針對(duì)鋼軌踏面疲勞裂紋擴(kuò)展特性的研究能夠預(yù)測(cè)其形成及擴(kuò)展,為合理維護(hù)鋼軌、制定檢修周期提供理論依據(jù),從而延長鋼軌的服役期限。本文利用ANSYS軟件建立三維輪軌接觸模型,從而對(duì)鋼軌踏面裂紋進(jìn)行研究。首先,對(duì)鋼軌疲勞擴(kuò)展的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了介紹,重點(diǎn)介紹了用來評(píng)估輪軌接觸疲勞裂紋擴(kuò)展特性的應(yīng)力強(qiáng)度因子。其次,分別采用赫茲理論與有限元分析法對(duì)輪軌接觸問題進(jìn)行了分析研究,對(duì)比了兩種方法在求解接觸問題時(shí)的差異。結(jié)果表明:在輪軌接觸疲勞分析過程中,以赫茲理論為基礎(chǔ)的求解法計(jì)算結(jié)果偏差較大,且應(yīng)用范圍窄;而有限元法的計(jì)算結(jié)果精度高,且適用范圍比較廣泛,因此本文采用有限元法分析鋼軌踏面疲勞裂紋的擴(kuò)展特性。隨后,本文研究了鋼軌疲勞裂紋擴(kuò)展過程中的幾個(gè)主要因素如鋼軌裂紋長度、軸重、摩擦力、裂紋角度以及循環(huán)載荷次數(shù)的影響。主要得出以下結(jié)論:（1）隨著鋼軌裂紋長度的增加,裂紋產(chǎn)生張開型（Ⅰ）擴(kuò)展的位置由輪軌接觸斑的內(nèi)緣向外緣移動(dòng),當(dāng)裂紋擴(kuò)展至0.3～0.5mm時(shí),裂紋會(huì)向鋼軌表面擴(kuò)展,將... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 2-2 裂紋尖端塑性區(qū)Fig.2-2 Crack tip plastic zone力強(qiáng)度因子的概念，用來表述裂紋尖端區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)是否會(huì)失穩(wěn)發(fā)生擴(kuò)展以及擴(kuò)展的方向，并在此基礎(chǔ)提出的理論將裂紋的斷裂問題與裂紋尖端的應(yīng)力定量的用公式進(jìn)行表示。的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，可以引入極坐標(biāo)進(jìn)行分析，將極示任一點(diǎn)的極坐標(biāo)。根據(jù)裂紋擴(kuò)展方式不同將應(yīng)III 三種類型。其中張開型（I 型）裂紋尖端的應(yīng)力 所示。3cos 1 sin sin22 2 23cos 1 sin sin22 2 2IxIyKrKrθ θ θσπθ θ θσπ +

圖 2-3 da/dN- K 的曲線Fig.2-3 Curve of da/dN- Ks 公式以外，下面在列舉出其他幾種裂紋擴(kuò)展速率的公式。式，如 2-14 所示：( )(1 )mcdaC KdN R K K = 斷裂韌度；均應(yīng)力。映了C 以及cK 對(duì)鋼軌裂紋擴(kuò)展速率的影響，隨著斷裂韌度在減小。由試驗(yàn)與工程實(shí)用性可知，F(xiàn)orman 公式比較適合的疲勞擴(kuò)展問題。式，如 2-15 所示：( )'1ndamC R K =

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]考慮塑性的鋼軌表面疲勞微裂紋分析[J]. 昝曉東,王強(qiáng)勝,生月,江曉禹.  表面技術(shù). 2018(11)
[2]鋼軌無損檢測(cè)中的超聲導(dǎo)波技術(shù)分析[J]. 姬冠妮.  電子元器件與信息技術(shù). 2018(07)
[3]鋼軌軌底裂紋紅外熱波無損檢測(cè)數(shù)值模擬分析[J]. 顧桂梅,賈文晶.  紅外技術(shù). 2018(03)
[4]基于三維裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法[J]. 賈旭,胡緒騰,宋迎東.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2016(06)
[5]裂紋間距對(duì)輪軌滾動(dòng)接觸疲勞作用下的鋼軌表面多裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)的影響[J]. 劉園.  上海海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)
[6]基于ANSYS的輪軌摩擦滑動(dòng)接觸應(yīng)力分析[J]. 王娟,何成剛,文廣,王文健,劉啟躍.  機(jī)械. 2013(12)
[7]輪軌相互作用下鋼軌焊接接頭表面裂紋擴(kuò)展分析[J]. 鄧永果,李偉,溫澤峰,金學(xué)松.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)
[8]鋼軌踏面斜裂紋擴(kuò)展壽命的預(yù)測(cè)[J]. 劉亮,王文健,郭俊,劉啟躍.  機(jī)械工程材料. 2012(01)
[9]概述金屬疲勞產(chǎn)生的原因及影響因素[J]. 郝富杰.  山西建筑. 2011(11)
[10]大結(jié)構(gòu)模型中多裂紋種類并行疲勞試驗(yàn)方法研究[J]. 卞如岡,崔維成,萬正權(quán),杜青海,張愛峰.  船舶力學(xué). 2010(11)

碩士論文
[1]地鐵鋼軌疲勞裂紋擴(kuò)展特性研究[D]. 李方.西安科技大學(xué) 2018
[2]貫通同相供電系統(tǒng)潮流控制策略及其優(yōu)化[D]. 許臣友.西南交通大學(xué) 2017
[3]U75V鋼軌疲勞裂紋擴(kuò)展行為研究[D]. 呂斌.浙江工業(yè)大學(xué) 2013
[4]微電感渦流傳感器檢測(cè)金屬磨粒的研究[D]. 吳育德.北京工業(yè)大學(xué) 2013
[5]不同應(yīng)力比下2024-T4鋁合金疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬[D]. 楊光.浙江工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3283691