考虑次裂纹时U71Mn钢的主裂纹扩展行为

来源：机械工程材料杂志2017年第6期北京时间：

作者：文良华, 李孝滔, 李煦, 曹世豪, 江晓禹

摘要：采用ANSYS有限元软件，结合疲劳与磨损耦合模型，模拟计算了10 t轮重的车轮以全滑动方式滚过初始长度100μm、扩展角度30°的钢轨表面裂纹时裂纹的等效应力强度因子Keff，研究了钢轨疲劳与磨损的关系并分析了主、次裂纹扩展方向及出现次裂纹时主裂纹的扩展行为。结果表明：钢轨的破坏形式以疲劳损伤为主；当裂纹出现分叉之后，主裂纹尖端的应力集中会得到比较大的缓解，其等效应力强度因子下降较快；当裂纹扩展到长度大于1 mm之后，在主裂纹扩展过程中均伴随着次裂纹的出现，且主裂纹扩展方向基本不变，扩展速率逐渐加快，而次裂纹的扩展速率和扩展方向都基本不变。

关键词：有限元方法, 疲劳损伤, 磨损, 次裂纹, 主裂纹, 扩展路径