钢轨不平顺焊接区的磨耗及裂纹萌生预测

• 作者: 林凤涛 王子旭 谭荣凯 张子豪 杜瑞廷 史志勤 .华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室 .华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室 .机车车辆智能运维铁路行业重点实验室 .中国铁路西安局集团有限公司西安机务段 .中国铁路太原局集团有限公司
• 来源期刊: 机械强度
• 学科: 交通运输
• 关键词: 铁道工程;轮轨关系;磨耗预测;裂纹萌生预测
• 年，卷（期）: 2025,（1）
• 页码范围: 148-156
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.01.016

摘要

为探究钢轨焊接区的磨耗及裂纹萌生与轴重及摩擦因数的关系，通过对大量不平顺焊接区的实地测量，拟合了两种典型焊接区的不平顺数据，建立了上凸和下凹两类典型焊接区不平顺轮轨接触的有限元模型。结合摩擦功模型和Archard磨耗理论，对焊接区最大磨耗截面进行预测，基于Jiang-Sehitoglu模型对焊接区裂纹萌生寿命进行预测。发现随着轴重的增加，上凸及下凹焊接区的磨耗速率均增大；且轴重达到16 t时上凸型焊接区磨耗速率显著增大，而下凹型焊接区在轴重达到18 t时磨耗速率显著增大；摩擦因数从0.2增加到0.35，上凸和下凹两类焊接区最大磨耗量分别为1.93 mm、1.08 mm；且上凸型焊接区磨耗速率在摩擦因数为0.3时显著增大，而下凹型焊接区磨耗速率在摩擦因数为0.35时显著增大。轴重从12 t增加到18 t，上凸型焊接区服役寿命的衰减幅度较小，而下凹型焊接区服役寿命衰减幅度较大。此外，当摩擦因数从0.2增加至0.35时，其对上凸型焊接区服役寿命的影响明显小于轴重（12～18 t）的影响。然而，当摩擦因数从0.2增加至0.35时，其对下凹型焊接区服役寿命的影响与轴重（12～18 t）的影响相当。结果表明，随着轴重和摩擦因数的增加，对钢轨焊接区下凹型不平顺的寿命影响更加显著；在工务维护过程中，应着重关注下凹型焊接区的出现并及时标记和修复。