钢轨硬度与磨耗和疲劳裂纹萌生关系的研究

摘要

为延长小半径曲线地段钢轨的寿命,重载铁路已经普遍使用硬度较高的钢轨,例如美国重载铁路在半径小于1000m的曲线上主要使用轨面硬度大于325HB的Cr-Mn-Si低合金轨以及轨面硬度大于370HB的碳素及低合金(含铬)热处理轨;我国大秦重载铁路在曲线上已经采用1180Mpa级及以上的全长热处理钢轨,而热处理后抗拉强度≥1280Mpa级的U77MnCr钢轨和热处理后抗拉强度≥1300Mpa级的U78CrV (PG4)钢轨也已经逐渐使用.rn 提高钢轨硬度的目的是降低磨耗、核伤、焊接接头等的伤损率。现场应用来看，上道后不久的钢轨磨耗较小但疲劳裂纹萌生较早，钢轨硬度起到关键作用。己有文献主要通过仿真分析、实验室和现场试验等方法来分别研究硬度与磨耗、疲劳裂纹的关系，但是尚缺少对钢轨磨耗和疲劳裂纹萌生同时发展情况下的硬度影响研究。rn 本文在轮轨蠕滑接触理论的基础上，将基于Archard磨耗理论的钢轨磨耗模型结合到钢轨疲劳裂纹萌生预测模型中，通过钢轨硬度参数的改变，计算钢轨型面变化和磨耗及由此影响下裂纹萌生位置和寿命，分析不同钢轨硬度情况下钢轨磨耗发展和疲劳裂纹萌生特征，并研究硬度对其影响。