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1 重载铁路与钢轨损伤 1

1.1 重载铁路概述 1

1.2 铁路钢轨的损伤及分类 12

1.3 铁路钢轨的滚动接触疲劳裂纹 16

1.4 重载铁路钢轨的主要疲劳损伤 20

2 重载铁路轮轨关系 29

2.1 轮轨接触理论 29

2.2 几种主要轮轨接触状态计算方法 35

2.3 重载铁路的轮轨结构及关系 42

3 钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测原理 52

3.1 钢轨疲劳裂纹的寿命阶段 52

3.2 疲劳裂纹萌生的破坏原理 53

3.3 临界平面法 56

3.4 钢轨疲劳裂纹萌生的预测数学模型 63

4 钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测流程 65

4.1 仿真技术的应用 65

4.2 计算荷载的多体动力学模型 65

4.3 钢轨的材料模型 75

4.4 几何模型 76

4.5 有限元模型 78

4.6 疲劳裂纹萌生寿命预测流程 84

5 不同工况条件下的轮轨接触状态 87

5.1 前后转向架的轮轨接触状态 87

5.2 不同速度条件下的轮轨接触状态 92

5.3 不同超高条件下的轮轨接触状态 96

5.4 不同轨底坡条件下的轮轨接触状态 110

5.5 不同摩擦系数下的轮轨接触状态 121

5.6 本章小结 127

6 钢轨疲劳裂纹萌生寿命预测结果 128

6.1 疲劳参量量化分析 128

6.2 不同速度条件的裂纹萌生寿命预测 130

6.3 不同超高条件下钢轨疲劳裂纹萌生预测 131

6.4 不同轨底坡条件下钢轨疲劳裂纹萌生预测 141

6.5 不同摩擦系数条件下钢轨疲劳裂纹萌生预测 157

7 现场观测及相关实验研究 170

7.1 现场观测 170

7.2 实验研究 181

7.3 现场观测的分析结果 187

7.4 室内研究分析 196

8 钢轨疲劳裂纹扩展及其路径实验 199

8.1 钢轨疲劳裂纹扩展阶段 199

8.2 钢轨疲劳裂纹与磨耗的竞争机制 204

8.3 钢轨疲劳裂纹扩展路径演变特征 210

8.4 结论 213

9 钢轨二维疲劳裂纹扩展仿真研究 215

9.1 疲劳裂纹扩展特性分析 215

9.2 Ⅰ型裂纹扩展速率计算 227

9.3 复合裂纹扩展速率计算 236

9.4 本章小结 242

10 钢轨的三维疲劳裂纹研究 243

10.1 钢轨裂纹三维形貌的研究方法 243

10.2 裂纹三维形貌的CT扫描重构 247

10.3 钢轨三维疲劳裂纹扩展研究 253

参考文献 258