高速钢轨疲劳裂纹形成机理研究

建立理论模型分析高速钢轨疲劳裂纹的形成机制。利用高速列车/轨道系统耦合动力学模型，分析不同机车车辆高速通过曲线时，轮轨作用点位置；利用轮轨三维非Hertz滚动接触理论确定轮轨接触斑作用力的分布，包括切向力和方向、粘滑区的大小和分布；建立弹塑性有限元计算模型，分析塑性应变的累积规律，考虑棘轮效应导致微裂纹；对表面裂纹形成与发展过程中考虑磨损率的影响作用，研究钢轨接触疲劳裂纹的形成机制。利用大型轮轨模拟试验台再现钢轨接触疲劳裂纹形成现象，了解接触疲劳裂纹的形成规律与影响因素，验证理论分析结果。建立滚动磨损率与疲劳裂纹形成耦合关系曲线图。研究滚滑比、循环次数、轴重、曲线半径等参数对模拟钢轨表面微裂纹形成的影响作用。模拟高速铁路的应用工况，试验研究钢轨材料抗接触疲劳损伤的性能，研究高速铁路钢轨材料的选材原则。提出抑制和避免严重滚动接触疲劳裂纹形成的有效措施。