机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (8): 116-126.doi: 10.3901/JME.2025.08.116
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蒋文娟1, 王文健2, 丁昊昊2, 刘启跃2
JIANG Wenjuan1, WANG Wenjian2, DING Haohao2, LIU Qiyue2
摘要: 钢轨在循环载荷下诱发的棘轮行为是导致钢轨滚动接触疲劳(Rolling contact fatigue, RCF)的主要原因,特别是钢轨焊接接头的软化区对RCF具有更高的敏感性。通过采用单轴应力控制循环试验,研究了U71Mn钢轨焊接接头中心区域(熔合线+热影响硬度区+熔合线)、热影响软化区和母材的棘轮行为演化规律。结果表明:U71Mn钢轨闪光焊焊接接头中心区域、软化区在非对称应力循环载荷作用下,表现出明显的棘轮行为,平均应力和应力幅值的增大会引起棘轮应变的增大,应力幅值对棘轮应变的影响大于平均应力的影响。硬度最低的软化区棘轮阻力最小,软化区上的球化组织减小了软化区的强度,增大了棘轮的敏感性,因而减小了软化区的寿命。中心区域的棘轮抵抗力最大,但是由于非金属夹杂物的存在,使它的寿命最短。三个区域的材料疲劳寿命与棘轮应变的关系不统一,其疲劳寿命分别与各自稳定棘轮应变率成对数关系,寿命随棘轮应变的增大而减小。研究结果可为钢轨焊接接头的本构模型提供材料参数。
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