钢轨表面剥离掉块路径预测研究

来源：计算力学学报杂志2022年第2期北京时间：

作者：孟睿君

单位：郑州工业应用技术学院 建筑工程学院, 郑州 450001

摘要：轮轨滚动接触下,钢轨表面会产生典型的鱼钩形剥离掉块,其形成机理目前暂未明确。为了探究轮轨滚动接触下钢轨表面裂纹扩展机理,基于最大周向拉应力准则,建立轮轨滚动接触疲劳计算模型,提出裂尖扩展路径预测方法,并对不同初始角度裂纹的扩展路径进行预测。结果表明,钢轨表面微裂纹为I-II复合型裂纹,随着裂纹长度增加,KI先增加后减小,而KII呈现持续增加的变化趋势。当裂纹尖端扩展至一定深度时,裂尖扩展的驱动力由KI向KII转变,此时裂尖在KII的驱动下发生约70°的转折,倾向于向上扩展而导致剥离掉块。钢轨表面萌生的微裂初始角度对剥离掉块的路径影响较为明显,但对剥离掉块深度影响较小。本文研究成果可为钢轨表面打磨维修规程的制定提供理论依据。

关键词：钢轨,剥离掉块,应力强度因子,最大周向拉应力准则,扩展路径,

基金资助：河南省科技攻关(2021002210226)资助项目.