【摘 要】
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随着我国客货共线铁路的快速发展,轮轨磨损疲劳损伤问题越发严重,因此加强对轮轨疲劳和磨损机理的形成、影响因素和预防轮轨损伤的措施进行研究,可以为重载高速铁路的发展及
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随着我国客货共线铁路的快速发展,轮轨磨损疲劳损伤问题越发严重,因此加强对轮轨疲劳和磨损机理的形成、影响因素和预防轮轨损伤的措施进行研究,可以为重载高速铁路的发展及轮轨损伤防范措施提供了重要的指导作用。本文首先通过对现场重载钢轨损伤情况进行宏观和微观测试,研究分析了重载线路钢轨损伤机理；同时利用JPM-1B滚动接触疲劳试验机研究了不同载荷下轮轨材料磨损行为及其疲劳损伤；并应用有限元软件ABAQUS对试验过程进行数值模拟。通过以上工作得到以下主要结论：(1)重载钢轨出现严重损伤现象具体表现为：轨面表现为剥离损伤,钢轨内侧表现为侧磨损伤。剖面硬度表明钢轨轨顶区与钢轨侧磨区加工硬化主要集中在材料表层。(2)重载损伤钢轨轨顶区塑性变形严重,沿着塑性流变线出现大量宏观斜裂纹产生,裂纹以穿晶形式扩展。侧磨区出现轻微塑性变形,同时伴随着轻微剥离现象,非接触区几乎无宏观裂纹和塑性变形。(3)随着载荷的增加,滚动摩擦稳定阶段摩擦系数增加,轮/轨材料的磨损量均随载荷增加而呈上升趋势；根据轮轨材料截面硬度值变化趋势可知,轮/轨塑性变形层厚度亦随载荷增加而逐渐增加。(4)相同工况下,车轮材料磨损量及其塑性变形程度均大于钢轨材料,钢轨与车轮试样表面损伤皆表现为典型的滚动接触疲劳现象,其中车轮试样疲劳损伤较为严重,且车轮材料更易萌生裂纹。(5)通过有限元分析获得了钢轨接触面的残余应力和塑性变形分布情况,根据有限元结果可以进一步证实实验结果中裂纹最容易在钢轨的表层和次表层萌生。
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