轨底坡对重载铁路钢轨疲劳裂纹萌生寿命的影响

摘要：

合理的轨底坡参数可以优化轮轨间的接触状态,降低钢轨萌生裂纹的概率.为研究轨底坡参数对钢轨疲劳裂纹萌生寿命的影响,基于弹塑性接触理论,建立三维瞬态轮轨接触有限元模型,模拟不同轨底坡参数下(1:10,1:20,1:30,1:40,1:50和1:60)重载铁路轮轨间接触状态.根据Jiang-Sehitoglu损伤参量理论以及临界平面理论分析不同的轨底坡参数对钢轨疲劳裂纹萌生寿命的影响.研究结果表明:直线线路中,CHN75型钢轨采用1:20这一轨底坡参数时,轮轨间接触面积最大,钢轨表面的接触应力最小,轮轨间匹配程度最好,钢轨可通过轮对的极限次数最大;CHN60型钢轨采用1:40这一轨底坡参数时,轮轨间匹配程度最好,钢轨疲劳裂纹萌生寿命最大.对于重载铁路而言,2种类型钢轨均选用较为适配的轨底参数时,CHN75型钢轨与车轮的匹配程度优于CHN60型钢轨,疲劳裂纹萌生寿命也明显大于CHN60型钢轨.曲线线路中,轮对偏移量小于等于6 mm情况下,内外轨均选用1:20的轨底坡时,钢轨表面接触应力最小,轮轨间匹配状态最好,钢轨可通过轮对的极限次数最大,而当轮对偏移量达到9 mm时,选用1:30(外轨)、1:20(内轨)的非对称轨底坡形式可有效降低钢轨萌生疲劳裂纹的概率,延长钢轨的服役期限.

关键词：重载铁路、轨底坡、最大接触应力、损伤参量、疲劳裂纹萌生

所属期刊栏目：19

分类号：U213.4+2(铁路线路工程)

资助基金：国家自然科学基金51236003

在线出版日期：2022-06-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1250-1259