低碳贝氏体钢与碾钢轮钢滚动接触疲劳的研究

在1960N试验负荷、无滑差润滑条件下,测定了一种低碳贝氏体钢和铸造高锰钢与碾钢轮钢滚动接触疲劳寿命.测定结果表明,在相同试验条件下低碳贝氏体钢的滚动接触疲劳寿命约为6×106周次,比高锰钢高两倍.低碳贝氏体钢的接触疲劳失效表面出现麻坑剥落和条状剥落;高锰钢接触疲劳失效表面除出现麻坑剥落和细小点状剥落,还出现铸造缺陷引起的粗大麻坑剥落.低碳贝氏体钢的高强度使之有高的滚动接触疲劳寿命.强度低和形变孪晶引起的微裂纹,特别是铸造缺陷,导致高锰钢滚动接触疲劳寿命低于低碳贝氏体钢.     

铁道车辆轮轨滚动接触疲劳裂纹研究综述

轮轨滚动接触疲劳是铁道车辆轮轨关系主要问题之一,国内外众多学者对此做了大量研究。从试验和数值分析两个方面综述了铁道车辆滚动接触疲劳作用下裂纹萌生机理及其预测方法,总结了在该领域的研究方向与热点;同时对轮轨滚动接触疲劳防损对策研究也进行了总结和分析。从已有的研究成果来看,滚动接触疲劳损伤机理并没有形成统一的结论,特别是对于高速铁路轮轨滚动接触疲劳损伤的机理分析还只是起步阶段,缺乏系统的研究成果,轮轨滚动接触疲劳防损对策也缺乏系统性。     

高速列车轮轨弹塑性滚动接触理论和数值方法的研究

课题组根据2004年度项目工作要点：在建立轮对和钢轨处于刚性约束条件下的运动方程和轮轨接触界面的滑动方程、建立二维弹塑性滚动接触理论模型、轮轨二维非稳态滚动接触条件下材料棘轮效应对轮轨滚动接触参与应力应变分析、二维滚动接触条件下滚滑温度分析计算、二维滚动接触条件下粗糙度和水膜对轮轨滚动接触影响分析等方面开展了研究。同时，     

中国轨道交通轮轨滚动接触疲劳研究进展

系统阐述了轮轨滚动接触疲劳损伤的分类、萌生机理、影响因素、引发后果及常用萌生预测模型等,总结了其复杂性的根源; 梳理了中国轨道交通系统近年来发生的各种轮轨滚动接触疲劳的相关研究成果,分别总结了高速铁路、普速铁路和地铁等系统轮轨滚动接触疲劳的基本特征、萌生机理及治理措施等; 展示了在局部和连续型滚动接触疲劳研究中,现场跟踪测试、现场试样失效分析、试验台试验、数值模拟及线路试验等研究方法的系统化应用及重要结果; 讨论了不同轨道交通系统滚动接触疲劳差异的根本原因及滚动接触疲劳各影响因素的相对重要性,并从现场治理和机理研究2个方面提出了展望。研究结果表明：高速动车组轮轨局部型滚动接触疲劳(月牙形裂纹)对运营安全的威胁可控,其重要源头之一是硌伤; 过大的接触应力和蠕滑率是引发轮轨连续型滚动接触疲劳的关键,其根本原因包括小半径曲线、轮轨失形、轮轨廓形与轨道曲线设计不合理、大坡度与起伏坡度、低黏着与增黏、频繁启停及轨道安装误差等,近10年来开始大量使用的大功率电力机车在复杂条件线路运行时,呈现的严重车轮滚动接触疲劳是上述影响因素综合作用的集中体现; 可行的滚动接触疲劳防治措施包括避免或及时修复严重硌伤、优化曲线段轮轨廓形匹配、优化轮轨镟修/打磨策略、加装或优化车轮研磨子、机车车辆定期调头运行、优化机车电气补偿与牵引制动控制、使用优质增黏砂、优化踏面制动和及时维护轨道与列车关键部件等,不同轮轨系统可根据其特点酌情选用; 从现场防治角度,应建立轮轨滚动接触疲劳的精确预测模型,并依此实现不同服役条件下的滚动接触疲劳无限和有限寿命设计及最佳轮轨维修策略制定; 从疲劳机理角度,应重点研究疲劳裂纹萌生的微观裂纹扩展机制和磨耗影响机制。     

高锰钢与钢轨钢二次闪光对焊接头弯曲疲劳的研究

对高锰钢对钢轨锣二次闪光对焊接头的疲劳性能进行了研究,并对其断口形貌进行了扫描电镜观察,研究结果表明：高锰钢与钢轨钢二次闪光对焊接头具有较高的弯曲疲劳性能,其疲劳强度超过了高锰钢母材。     

曲率半径对钢轨滚动接触疲劳性能的影响

在JD-1型轮轨模拟试验机上,通过改变冲角,研究了干态工况下曲率半径对PD3和U71Mn钢轨滚动接触疲劳性能的影响．结果表明,随曲率半径减小,钢轨磨损量增大,流变层增厚且不均匀．PD3钢轨有较好的抗磨损性能,但疲劳裂纹损伤严重;U71Mn钢轨有良好的抗疲劳性能．     

新型贝氏体钢与U74钢轨钢的焊接

新型贝氏体钢强度高韧性好，是制造辙叉心轨的合适材料．采用焊条电弧焊的方法将贝氏体钢与U74钢轨钢连接在一起组成组合式辙叉．试验结果表明：贝氏体钢焊接性良好，其热影响区为贝氏体组织，而U74钢热影响区为整个接头的薄弱环节，延性较低。     

新型贝氏体钢与U74钢轨钢的焊接

新型贝氏体钢强度高韧性好,是制造辙叉心轨的合适材料.采用焊条电弧焊的方法将贝氏体钢与U74钢轨钢连接在一起组成组合式辙叉.试验结果表明贝氏体钢焊接性良好,其热影响区为贝氏体组织,而U74钢热影响区为整个接头的薄弱环节,延性较低.     

轮轨高速滚动接触及钢轨疲劳裂纹扩展研究

为研究高速列车轮轨滚动接触疲劳损伤,通过引入应变率效应,获得了轮轨接触作用力的分布,并基于最大周向应力判据,对车轮滚过裂纹过程中裂纹可能的扩展角度进行了统计分析,确定了钢轨表面疲劳裂纹的扩展方向.根据威布尔分布,用可能扩展角度均值作为裂纹扩展方向,获得了裂纹扩展路径.研究结果表明,低速列车钢轨的裂纹扩展为张开型裂纹逐渐变为滑开型裂纹,高速列车的钢轨裂纹扩展基本都是张开型裂纹;高速列车钢轨的裂纹扩展速率快于低速列车钢轨;模拟的裂纹路径与实验测得的裂纹路径吻合,验证了用可能扩展角度的均值作为裂纹扩展方向的合理性.      

轮轨稳态滚动接触中的HellingerReissner变分原理

以ＨｅｌｌｉｎｇｅｒＲｅｉｓｓｎｅｒ 变分原理为基础,应用摄动拉格朗日技术,将轮轨视为有限弹性体,推导出轮轨稳态滚动接触的ＨｅｌｌｉｎｇｅｒＲｅｉｓｓｎｅｒ 变分原理。为进一步从数值方面精确计算轮轨中接触疲劳问题提供理论依据和计算基础     

铜镁合金接触线低周疲劳分析

通过采用不同塑性应变幅控制,对冷拔铜镁合金接触线进行室温低周疲劳试验.结果表明,随着循环周次的增加,发生循环软化现象.应力降低速率随着应变的降低而减缓.通过Manson-coffin公式估算出接触线用铜镁合金的低周疲劳寿命,得出应变-寿命关系,并指过渡寿命NT所在应变范围.     

铜镁合金接触线低周疲劳分析

通过采用不同塑性应变幅控制,对冷拔铜镁合金接触线进行室温低周疲劳试验．结果表明,随着循环周次的增加,发生循环软化现象．应力降低速率随着应变的降低而减缓．通过Manson-coffin公式估算出接触线用铜镁合金的低周疲劳寿命,得出应变-寿命关系,并指过渡寿命Nr,所在应变范围．     

滚动方向对CL60车轮材料接触疲劳损伤的影响

为研究车轮滚动方向对车轮材料接触疲劳损伤的影响机制,利用WR-1滚动磨损试验机进行了车轮单向和双向运行滚滑磨损试验,使用光镜和扫描电镜分析了试验后车轮试样的表面磨损形貌、剖面疲劳裂纹形貌及磨屑尺寸,探究了换向运行工况下车轮表面损伤、裂纹扩展、磨屑尺寸随反向循环次数的演变规律. 研究结果表明:车轮表面损伤以起皮剥落为主,反向循环次数从1万次增加到12万次时,初始剥落逐渐消失,继而形成与原滚动方向相反的新剥落,相同循环次数下改变车轮滚动方向有利于减轻车轮材料疲劳损伤;车轮换向改变了表面微裂纹的扩展方向,形成4°～8° 的反向疲劳裂纹,并出现了裂纹扭曲和分支现象;单向滚动时,随循环次数增加,磨屑尺寸先增大后减小,反向后磨屑厚度先增大后减小,反向1万次时,磨屑厚度增大到10～12 μm,为单向时的两倍.      

辙叉用贝氏体合金钢与钢轨钢闪光对焊接头力学性能

通过拉伸、冲击、硬度以及扫描电镜(SEM)分析等试验对U71Mn钢轨钢与辙叉用合金贝氏体钢闪光对焊接头的性能进行了分析和研究．试验结果表明：贝氏体合金钢与U71Mn钢轨钢闪光对焊接头硬度分布为：合金钢侧较均匀，钢轨钢侧热影响区硬度高于母材．接头的拉伸性能与U71Mn钢轨钢母材相同，其拉伸和冲击性能均达到了铁道部有关标准要求．这说明贝氏体合金钢与U71Mn钢轨钢采用闪光对焊连接是完全可行的．     

三维非赫兹滚动接触理论在 轮轨滚动接触中的应用* ——TPLR 的编制及应用

应用Kalker 的三维弹性体非赫弱滚动接触理论, 将运动于直线轨道上的单轮对蠕滑率 ?力关系, 建立在TPLR (非赫兹轮轨蠕滑力数表) 中。分析了不同正压力所对应的蠕 滑力值以及用表中的数值修正的蠕滑力值的精度。简单介绍了该表的使用方法。      

接触线的疲劳可靠性

根据接触悬挂系统中的接触线振动方程，推导了接触线应力的均值和方差的计算公式．综合考虑了接触线应力集中系数、尺寸系数、表面质量系数和材料疲劳强度的影响，得到了接触线疲劳极限的统计特征．应用数理统计原理建立了接触线疲劳可靠性分析的数学模型．分析结果表明，接触导线线质、张力和刚度以及列车运行速度、波动传播速度和抬升力是影响导线疲劳可靠性的主要因素．     

一种高强度钢的低周疲劳特性及其微观机理的研究

研究了６０Ｓｉ２ＣｒＶＡ高强度钢在低周疲劳条件下循环变形的宏观特性,结合材料在低周疲劳过程中位错组态的电镜观察,分该高强度钢中的铁素体和回火马氏体内的位错组态的微观行为。     

在室温及低温下316L、316LN不锈钢单轴低周疲劳特性的研究

本文在室温及低温下对316L、316LN奥氏体不锈钢进行了单独拉压低周疲劳试验及其微结构观察，利用穆斯堡尔谱方法，间接地证实了至今尚未得到试验证实的在316LN不锈钢中存在IS结合体的假设，基于宏观微观试验研究结果，深入研究了不锈钢的单轴低周疲劳特性对合金元素氮和试验温度依赖性的微观机理。