在考虑轨道表面的微观粗糙度情况下,研究了U71Mn钢轨表面微裂纹的扩展问题.利用大型有限元程序ANSYS建立了具有表面微裂纹的轮轨接触二维有限元模型.在轮轨接触区引入接触单元模拟轮轨的接触,并在裂纹面上也引入了接触单元,模拟裂纹面的张开和闭合.在裂纹尖端引入了奇异单元,以研究裂尖应力强度因子,计算中考虑了钢轨材料的非线性和接触边界的非线性.通过计算,获得了轮轨接触压力分布,并获得了轮重为5和10t时,车轮滚动到不同位置处的钢轨表面微裂纹的裂尖应力强度因子.结果表明:在车轮碾压过程中,钢轨表面微裂纹只在接触斑边缘附近时才会张开,其他位置微裂纹是闭合的；随着轮重的增加,裂纹由复合型转为以Ⅰ型为主；5t轮重作用下钢轨表面微观裂纹不会扩展,而在10t轮重作用下钢轨表面微裂纹会发生扩展,但不会出现快速断裂.
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