《铁道科学技术名词》第一版。 2100433B

1997年，经全国科学技术名词审定委员会审定发布。

本书共分为十章，按照新轨上道、裂纹萌生、裂纹扩展的全过程进行编排，主要分为两大块，一是裂纹的萌生研究，二是裂纹的扩展研究；采用的方法为理论解析、仿真分析、实验研究等。 。具体内容包括重载铁路及铁路钢轨损伤、重载铁路轮轨关系、钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测原理、钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测流程、不同工况条件下的轮轨接触状态、钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测结果、现场观测及相关实验研究、钢轨疲劳裂纹扩展及其路径实验研究、钢轨二维疲劳裂纹扩展仿真研究、钢轨的三维疲劳裂纹研究等。

1重载铁路与钢轨损伤 1

1.1重载铁路概述 1

1.2铁路钢轨的损伤及分类 12

1.3铁路钢轨的滚动接触疲劳裂纹 16

1.4重载铁路钢轨的主要疲劳损伤 20

2重载铁路轮轨关系 29

2.1轮轨接触理论 29

2.2几种主要轮轨接触状态计算方法 35

2.3重载铁路的轮轨结构及关系 42

3钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测原理 52

3.1钢轨疲劳裂纹的寿命阶段 52

3.2疲劳裂纹萌生的破坏原理 53

3.3临界平面法 56

3.4钢轨疲劳裂纹萌生的预测数学模型 63

4钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测流程 65

4.1仿真技术的应用 65

4.2计算荷载的多体动力学模型 65

4.3钢轨的材料模型 75

4.4几何模型 76

4.5有限元模型 78

4.6疲劳裂纹萌生寿命预测流程 84

5不同工况条件下的轮轨接触状态 87

5.1前后转向架的轮轨接触状态 87

5.2不同速度条件下的轮轨接触状态 92

5.3不同超高条件下的轮轨接触状态 96

5.4不同轨底坡条件下的轮轨接触状态 110

5.5不同摩擦系数下的轮轨接触状态 121

5.6本章小结 127 2100433B

建立理论模型分析高速钢轨疲劳裂纹的形成机制。利用高速列车/轨道系统耦合动力学模型，分析不同机车车辆高速通过曲线时，轮轨作用点位置；利用轮轨三维非Hertz滚动接触理论确定轮轨接触斑作用力的分布，包括切向力和方向、粘滑区的大小和分布；建立弹塑性有限元计算模型，分析塑性应变的累积规律，考虑棘轮效应导致微裂纹；对表面裂纹形成与发展过程中考虑磨损率的影响作用，研究钢轨接触疲劳裂纹的形成机制。利用大型轮轨模拟试验台再现钢轨接触疲劳裂纹形成现象，了解接触疲劳裂纹的形成规律与影响因素，验证理论分析结果。建立滚动磨损率与疲劳裂纹形成耦合关系曲线图。研究滚滑比、循环次数、轴重、曲线半径等参数对模拟钢轨表面微裂纹形成的影响作用。模拟高速铁路的应用工况，试验研究钢轨材料抗接触疲劳损伤的性能，研究高速铁路钢轨材料的选材原则。提出抑制和避免严重滚动接触疲劳裂纹形成的有效措施。