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《西南交通大学》 2011年
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钢轨的损伤机理研究

钟雯  
【摘要】:随着我国重载与高速铁路的快速发展,轮轨由于滚动接触疲劳与磨损引起的失效损伤变得越来越严重,已成为影响铁路运输安全的重要因素。列车速度的提高,促使接触疲劳裂纹更易萌生和扩展。而铁路运量和轴重的增加,钢轨磨损日益严重。所以减轻钢轨损伤的已成为迫切需要研究的重要课题。 本文通过对现场钢轨的损伤分析和JD-1轮轨模拟试验研究,来研究钢轨的损伤行为和材料选用方式。论文讨论了轮轨滚动接触过程中疲劳和磨损的相互作用关系,分析了钢轨损伤的机理;目的在于为高速和重载铁路钢轨材料的选择提供了理论依据。本文取得的主要结果和结论如下: 1、通过对广深铁路现场钢轨的测试分析可知,U75V钢轨具有较高的强度与硬度,但U75V钢轨裂纹扩展消耗能量小,它的裂纹扩展速率要大于U71Mn钢轨裂纹扩展速率,所以U71Mn钢轨抗疲劳裂纹扩展性能优于U75V钢轨,更适合高速铁路铺设使用。 2、JD-1轮轨模拟试验表明,车速越高导致钢轨磨损越轻微,塑性流动减弱。但是车速越高,疲劳裂纹扩展越严重。轴重越大钢轨磨损越严重,塑性流动越强,且出现了较深的沟槽。但随着轴重的增加,磨损表面的微裂纹更容易被较大的磨损量所磨去,疲劳损伤轻微。曲率半径越小,钢轨的磨损量越大,塑性流动增越强,且表面容易出现掉快。 3、模拟实验发现硬度越小的材料,磨损表面的加工硬化程度越强,塑性变形层就越厚。随着材料硬度的增加,疲劳裂纹随之扩展加剧。因为高速钢轨损伤主要以疲劳为主,而U71Mn热轧钢轨有较好的抗疲劳性能,所以U71Mn更适合于高速铁路铺设使用。因为重载钢轨损伤主要以磨损为主,而U75V淬火钢轨有较好的抗磨损性能,所以U75V更适合于重载铁路铺设使用。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U213.42

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 马跃伟;高速铁路钢轨损伤分析与预打磨型面优化分析[D];大连理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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4 王文健;轮轨滚动接触疲劳与磨损耦合关系及预防措施研究[D];西南交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 马兆敏;铸造凝固过程三维温度场及热应力场有限元技术研究[D];广西大学;2002年
2 孙明昌;弹性轮对动力学性能研究及有限元分析[D];西南交通大学;2003年
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【相似文献】
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10 刘绍武;港口机械轮轨接触分析及车轮小型化研究[D];同济大学;2007年
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