润滑与密封

作者：张笃超，赵鑫，黄双超，温泽峰，金学松，李伟

单位：西南交通大学牵引动力国家重点实验室,,西南交通大学牵引动力国家重点实验室,,西南交通大学牵引动力国家重点实验室,,西南交通大学牵引动力国家重点实验室,,西南交通大学牵引动力国家重点实验室,,西南交通大学牵引动力国家重点实验室,

关键词：滚动接触疲劳裂纹;瞬态裂纹扩展;车轮多边形;裂尖应力场强度因子;瞬态接触载荷

基金：国家自然科学基金高铁联合基金项目(U1734201)；四川省国际科技创新合作项目(2021YFH0006)；牵引动力国家重点实验室自主研究课题(2019TPL_〖KG-*2〗T17)

利用ANSYS/LS-DYNA建立带车轮多边形的三维轮轨滚动接触疲劳裂纹扩展模型，将真实轮轨间瞬态滚滑和高频动力作用考虑在内，分析车轮多边形和连续钢轨裂纹造成的瞬态接触载荷对钢轨裂纹动态扩展行为的影响。速度250 km/h牵引工况的结果表明：零间隙多裂纹对法向轮轨力的影响甚微，但会造成切向轮轨力不可忽略的波动；车轮多边形会造成法向和切向轮轨力显著的周期性波动，如0.1 mm波深23阶多边形会使得各裂纹面最大法向和切向接触力较圆顺工况分别增长19.6%、34.1%；任一裂纹面内法向和切向接触应力在接触斑滚过的0.22 ms内发生了复杂的瞬态变化，进一步导致各裂纹的最大裂尖应力场强度因子的周期性波动，影响裂纹动态扩展行为；随着车轮多边形波深和阶数的增加，上述各种波动的幅度均会变大，加速裂纹扩展。

来源：2022年第5期

《润滑与密封》期刊编辑部

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