輪軌接觸荷載是一種與時(shí)間相關(guān)的多軸非比例荷載,這種循環(huán)荷載導(dǎo)致鋼軌表面或次表面萌生裂紋。鋼軌的大部分損傷都與雜質(zhì)導(dǎo)致的裂紋和鋼軌表面裂紋擴(kuò)展有關(guān),所以研究鋼軌疲勞裂紋的萌生及擴(kuò)展是非常有必要的,這有助于了解鋼軌的剝離、軌面塌陷、鋼軌核傷及鋼軌斷裂等損傷機(jī)理,可為減少鋼軌的損傷提出合理化建議。論文的主要工作如下:(1)對(duì)含夾雜的二維鋼軌模型進(jìn)行了有限元模擬,并利用Dang Van多軸疲勞裂紋萌生準(zhǔn)則計(jì)算了夾雜周?chē)牧鸭y萌生危險(xiǎn)系數(shù)。模擬結(jié)果顯示,夾雜周?chē)牧鸭y萌生區(qū)呈“蝴蝶”形,硬夾雜的裂紋萌生區(qū)比軟夾雜的大,且裂紋更容易在硬夾雜周?chē)壬?2)分析了雙軸疲勞拉伸試樣裂紋尖端的周向應(yīng)變幅值隨角度的變化,用最大周向應(yīng)變幅值準(zhǔn)則預(yù)測(cè)了多軸非比例荷載下疲勞裂紋的擴(kuò)展方向,并對(duì)疲勞裂紋的分叉擴(kuò)展做出了解釋。預(yù)測(cè)的裂紋擴(kuò)展方向與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。(3)在線彈性斷裂力學(xué)框架下對(duì)鋼軌表面疲勞裂紋進(jìn)行了分析,其中用最大周向應(yīng)變幅值判據(jù)對(duì)裂紋的擴(kuò)展方向進(jìn)行了預(yù)測(cè)。研究結(jié)果表明,鋼軌表面的小角度斜裂紋很容易向上偏轉(zhuǎn)朝鋼軌表面擴(kuò)展,導(dǎo)致鋼軌表面剝離,大角度裂紋(30°、40°和45°)則容易分叉擴(kuò)展。裂紋面的...

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 鋼軌的疲勞損傷介紹
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 非金屬夾雜物對(duì)滾動(dòng)接觸疲勞的影響
        1.3.2 疲勞裂紋的擴(kuò)展方向
        1.3.3 滾動(dòng)接觸疲勞裂紋分析
    1.4 本文的主要工作
第2章 夾雜引起的鋼軌疲勞裂紋萌生
    2.1 多軸疲勞裂紋萌生準(zhǔn)則
    2.2 有限元模擬
        2.2.1 有限元模型
        2.2.2 鋼軌材料的本構(gòu)模型及材料參數(shù)
        2.2.3 有限元模型的荷載
        2.2.4 有限元模擬過(guò)程
    2.3 模擬結(jié)果分析
        2.3.1 應(yīng)力狀態(tài)和等效塑性應(yīng)變分析
        2.3.2 疲勞裂紋萌生分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 多軸非比例疲勞裂紋擴(kuò)展方向
    3.1 有限方形平板中心斜裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子
        3.1.1 邊界配位法介紹
        3.1.2 基本方程
        3.1.3 應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算
    3.2 疲勞裂紋擴(kuò)展方向的確定
        3.2.1 雙軸拉伸實(shí)驗(yàn)介紹
        3.2.2 預(yù)測(cè)疲勞裂紋擴(kuò)展方向的設(shè)想
        3.2.3 理論計(jì)算
    3.3 本章小結(jié)
第4章 鋼軌表面疲勞裂紋分析
    4.1 鋼軌表面疲勞裂紋的相關(guān)理論介紹
        4.1.1 疲勞裂紋的三個(gè)階段
        4.1.2 與疲勞裂紋三個(gè)階段相對(duì)應(yīng)的研究方法
        4.1.3 疲勞裂紋擴(kuò)展速率
    4.2 鋼軌表面疲勞裂紋有限元分析
        4.2.1 研究模型
        4.2.2 有限元模型
        4.2.3 有限元模擬準(zhǔn)確性的驗(yàn)證
        4.2.4 網(wǎng)格敏感性驗(yàn)證
        4.2.5 有限元結(jié)果分析
    4.3 疲勞裂紋擴(kuò)展路徑分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 鋼軌表面疲勞裂紋尖端塑性區(qū)分析
    5.1 疲勞裂紋尖端循環(huán)塑性區(qū)介紹
    5.2 鋼軌表面裂紋尖端循環(huán)塑性區(qū)的有限元模擬
    5.3 有限元結(jié)果分析
        5.3.1 塑性區(qū)分析
        5.3.2 裂紋尖端周?chē)鷳?yīng)力和應(yīng)變分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果



本文編號(hào)：3754479