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《隨機荷載下鋼軌滾動接觸疲勞裂紋擴展規(guī)律研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、密級：公開論文類型：應用研究`工程碩士學位論文隨機荷載下鋼軌滾動接觸疲勞裂紋擴展規(guī)律研究GrowthRegularityAnalysisofRailRollingContactFatigueCrackBasedonRandomLoad培養(yǎng)單位：交通運輸學院專業(yè)領域：交通運輸工程學生姓名：彭雪松校內(nèi)導師：王建西教授校外導師：郝志宏教授級高工二○一八年六月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得石家莊鐵道大學或其它教育機構(gòu)的學
2、位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：日期：關于論文使用授權的說明本人完全了解石家莊鐵道大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關部門送交論文的復印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱，同意學校將論文加入《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》和編入《中國學位論文全文數(shù)據(jù)庫》。本人授權石家莊鐵道大學，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。(保密的論文在解密后應遵守此規(guī)定)作者簽名：日期：導師簽名：日期：摘要隨著重載鐵路近年來的不斷發(fā)展，列車的軸重和運量逐漸增
3、大。鋼軌滾動接觸疲勞裂紋作為鋼軌的傷損類型之一，受到多重影響因素的作用，這些影響因素都具有一定的隨機性。研究各影響因素單一和共同變化下裂紋的擴展規(guī)律，有重要意義。以斷裂力學理論，輪軌滾滑接觸理論為基礎，對重載鐵路鋼軌在服役過程中產(chǎn)生的接觸疲勞裂紋擴展影響規(guī)律進行了如下研究：首先，利用ABAQUS有限元仿真軟件建立輪軌接觸有限元模型，對單一影響因素變化下的鋼軌滾動接觸疲勞裂紋擴展速率和裂紋尖端位移進行對比分析，結(jié)果表明：裂紋自身特性包括裂紋尺寸、初始裂紋角度、裂紋面摩擦系數(shù)對鋼軌滾動接觸疲勞裂紋擴展速率有較大影響；對于特定形態(tài)的裂紋，裂紋面摩擦系數(shù)和輪軌荷載相比其他因素
4、對于裂紋擴展影響較大；隨著裂紋尺寸和裂紋角度的增大，裂紋主要以II型占主導的II-III復合型方式擴展。其次，通過正交試驗設計，綜合考慮了輪軌摩擦系數(shù)、溫度應力、裂紋面摩擦系數(shù)和輪軌荷載的共同影響。發(fā)現(xiàn)變化裂紋面摩擦系數(shù)對等效應力強度因子幅值的影響明顯。裂紋面摩擦系數(shù)越大，等效應力強度因子幅值ΔKeq越大，不同裂紋尺寸下的鋼軌滾動接觸疲勞裂紋擴展速率受裂紋面摩擦系數(shù)和輪軌荷載影響較大，受到溫度應力和輪軌摩擦系數(shù)的影響較小；不同裂紋初始角度下的鋼軌滾動接觸疲勞裂紋擴展速率受裂紋面摩擦系數(shù)和輪軌荷載影響較大，受到溫度應力和輪軌摩擦系數(shù)的影響較小。再次，分析預測了鋼軌滾動接
5、觸疲勞裂紋的擴展方向，發(fā)現(xiàn)整個裂紋前緣中，靠近鋼軌表面的兩端部分擴展方向差異較大，靠近鋼軌內(nèi)部的中間部分差異較??；靠近鋼軌表面的裂紋尖端擴展方向與行車方向一致，并且呈不同銳角向前擴展；遠離鋼軌表面的裂紋尖端擴展方向與行車方向相反，且扭轉(zhuǎn)角度起伏較?。缓奢d較小時，靠近鋼軌表面的兩端部分擴展方向差異較大；荷載越小，扭轉(zhuǎn)角度越大，隨著荷載的增大，裂紋尖端的扭轉(zhuǎn)角度越?。粡膯蝹€裂紋的裂紋前緣來看，荷載的增大使得每條裂紋前緣在擴展方向上的變化相對較小。最后，考慮輪軌荷載的隨機性，結(jié)合重載鐵路小半徑曲線軌道荷載譜，運用最大能量釋放率準則，采用荷載分級疊加的方式對隨機荷載下不同裂紋
6、尺寸和裂紋角度工況的擴展方向進行分析，發(fā)現(xiàn)鋼軌滾動接觸疲勞裂紋尺寸由2mm到6mm變化時，裂紋前緣深度也隨之增大，此時裂紋擴展扭轉(zhuǎn)角由-50°到-65°呈增大趨勢。這說明鋼軌滾動接觸疲勞裂紋尺寸的增大，更容易使裂紋朝著與行車方向相反的方向擴展；鋼軌滾動接觸疲勞裂紋初始角度由30°到55°變化時，考慮裂紋初始角度和裂紋擴展扭轉(zhuǎn)角的疊加效果，裂紋的擴展方向與鋼軌表面偏轉(zhuǎn)逐漸增大，最終形成魚鉤狀裂紋，鋼軌滾動接觸疲勞裂紋變?yōu)殇撥壉砻鎰冸x掉塊。關鍵詞：鋼軌；裂紋擴展速率；裂紋尖端位移；正交試驗；最大能量釋放率；隨機荷載；裂紋擴展方向AbstractWiththedevelop
7、mentofheavyhaulrailways,theaxleloadandvolumeoftrainsarecontinuouslyincreasing.Asoneofthetypesofraildamage,therailsurfacefatiguecrackisaffectedbymultipleinfluencingfactors,allofwhichhavesomerandomness.Itisofgreatsignificancetostudythelawofcrackpropagationunderthesingleandcommonc
