發(fā)布時(shí)間：2021-11-02 16:14

　　隨著我國(guó)高速鐵路的飛速發(fā)展,高速鐵路系統(tǒng)的運(yùn)行安全和行車(chē)品質(zhì)越來(lái)越受到人們的重視。由于制動(dòng)力超過(guò)輪軌間的最大粘著力高速列車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)輪軌將會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng),輪軌之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦誘發(fā)劇烈溫升。溫升不僅使車(chē)輪和鋼軌表層產(chǎn)生不可忽視的熱應(yīng)力,同時(shí)還使輪軌材料的力學(xué)性能產(chǎn)生劣化,進(jìn)而影響機(jī)械應(yīng)力,熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力耦合作用形成輪軌局部接觸區(qū)的熱損傷,嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅到高速列車(chē)的運(yùn)行安全和行車(chē)品質(zhì)。為研究高速鐵路輪軌接觸中的熱損傷機(jī)理,首先需要通過(guò)對(duì)高速鐵路用U75VG軌鋼進(jìn)行不同溫度下的單軸拉伸實(shí)驗(yàn)和循環(huán)變形實(shí)驗(yàn),獲取材料在不同溫度下的循環(huán)變形特性,進(jìn)而基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立U75VG軌鋼的循環(huán)本構(gòu)模型,最后利用有限元軟件ABAQUS對(duì)輪軌滑動(dòng)接觸進(jìn)行耦合溫度-位移彈塑性分析。研究結(jié)果將為評(píng)估高速鐵路鋼軌的熱傷損機(jī)理提供依據(jù)。本文的主要工作如下:（1）在25℃⁶00℃范圍內(nèi)對(duì)U75VG軌鋼試樣進(jìn)行單軸拉伸、應(yīng)變循環(huán)和應(yīng)力循環(huán)實(shí)驗(yàn)。研究表明,U75VG軌鋼在300℃附近時(shí)動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效顯著增強(qiáng),導(dǎo)致材料在該溫度附近的強(qiáng)度表現(xiàn)接近25℃下的表現(xiàn);動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效在應(yīng)變循環(huán)的初始階段也提供了附加... 

【文章來(lái)源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

京津城際鋼軌擦傷[2]

圖 1-1 京津城際鋼軌擦傷[2]圖 1-2 滬昆高鐵浙江段鋼軌擦傷[3]U75V 軌鋼是攀鋼集團(tuán)有限公司于上世紀(jì)末研制開(kāi)發(fā)的一種微合金共析鋼，又稱 PD3，其與 U71Mn 軌鋼構(gòu)成了當(dāng)今中國(guó)鐵路線路上使用的主型鋼軌鋼種。隨著高速鐵路的迅猛發(fā)展，攀鋼為了進(jìn)一步優(yōu)化鋼軌的性能，在 U75V 軌鋼的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制碳、硼和硫元素含量的波動(dòng)范圍，研制出了高速鐵路專用的U75VG 軌鋼。相較于 U71Mn 軌鋼，U75VG 軌鋼有著更高的碳硅含量，并加入了能細(xì)化組織的釩元素，其宏觀力學(xué)表現(xiàn)為強(qiáng)度高，耐磨性好[4]。U75VG 軌鋼的金相組織為層狀珠光體，其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替疊壓的層狀復(fù)相物，也稱片狀珠光體。高速鐵路平直段常使用熱軋 U75VG 鋼軌，其組織為粗片狀珠光體，珠光體片間距為 100nm~300nm；小曲線半徑段和出入庫(kù)線由于磨損更為嚴(yán)重常使用強(qiáng)度更高的熱處理 U75VG 鋼軌，其組織為細(xì)珠光體或極細(xì)珠光體，珠光體片間距為 70nm~150nm[5-7]。

圖 1-3 蠕滑比 0.75 下的棘輪效應(yīng)[38]圖 1-4 車(chē)輪抱死滑行時(shí)鋼軌溫升和應(yīng)力曲線[42](a) 磨耗型踏面車(chē)輪 (b) 錐形踏面車(chē)輪圖 1-5 車(chē)輪抱死滑行時(shí)車(chē)輪溫升和應(yīng)力曲線[43]李偉等[44-47]利用 ABAQUS 建立鋼軌的平面應(yīng)變有限元模型，利用等效的壓力、切向壓力和摩擦熱源模擬輪軌接觸區(qū)的移動(dòng)，模型考慮了熱對(duì)流、輪料參數(shù)隨溫度的變化以及溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的耦合作用，分析了抱死滑行和滾種計(jì)算工況下摩擦系數(shù)、軸重以及蠕滑率參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及殘余應(yīng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋼軌擦傷對(duì)動(dòng)車(chē)組動(dòng)力學(xué)性能的影響[J]. 龔繼軍,崔容義,王軍平,劉恭韜.  鐵道建筑. 2019(07)
[2]高速鐵路磨耗車(chē)輪與60N鋼軌靜態(tài)接觸分析[J]. 馬曉川,王平,王健,徐井芒.  西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]一種非統(tǒng)一黏塑性本構(gòu)的有限元實(shí)現(xiàn)[J]. 楊夢(mèng)豪,馮淼林.  力學(xué)季刊. 2018(02)
[4]高速鐵路鋼軌技術(shù)發(fā)展歷程回顧[J]. 周清躍,張銀花,劉豐收,田常海,陳朝陽(yáng),李闖.  中國(guó)鐵路. 2018(03)
[5]U75V鋼軌在線熱處理工藝研究[J]. 李闖.  金屬熱處理. 2018(01)
[6]高速鐵路鋼軌擦傷原因分析及處理措施[J]. 寧國(guó)平.  上海鐵道科技. 2017(02)
[7]U71Mn、U75V和U78CrV鋼軌在線熱處理后性能改善比較[J]. 董華利.  金屬熱處理. 2016(08)
[8]U75V鋼相變動(dòng)力學(xué)曲線測(cè)定及熱處理工藝研究[J]. 王立新,李智麗,彭軍,智建國(guó).  包鋼科技. 2015(02)
[9]Hertz理論與有限元法分析輪軌接觸疲勞的差異性研究[J]. 曹世豪,李煦,張四放,文良華,江曉禹.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(06)
[10]U75V熱軋鋼軌傷損原因分析[J]. 龔利軍.  理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè)). 2014(06)

碩士論文
[1]基于ANSYS的高速列車(chē)輪軌接觸工況和材料參數(shù)研究[D]. 郭佳.華東交通大學(xué) 2017
[2]輪軌鋼材料棘輪—疲勞交互作用實(shí)驗(yàn)和理論模型研究[D]. 方濤.西南交通大學(xué) 2017
[3]高速輪軌ER8/U75VG鋼超聲振動(dòng)輔助激光熔覆強(qiáng)化涂層制備及性能研究[D]. 邵曉峰.華東交通大學(xué) 2017
[4]基于有限元的輪軌熱力耦合滑動(dòng)接觸分析[D]. 謝瑞麗.西南交通大學(xué) 2016
[5]基于熱力耦合的鋼軌接觸疲勞傷損研究[D]. 李偉.西南交通大學(xué) 2010
[6]輪軌熱接觸耦合問(wèn)題的有限元分析[D]. 齊萬(wàn)明.大連交通大學(xué) 2010



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