于荣泉, 任尊松, 孙守光

(北京交通大学 轨道车辆结构可靠性与运用检测技术教育部工程研究中心， 北京 100044)

轮轨滚动接触疲劳破坏现象随着铁路客货运量的增大和列车速度的提高变得越来越严重，目前已成为影响和制约轮轨服役寿命和运输安全的重要因素，是轮轨的主要失效形式之一[1]。1998年德国汉堡开往慕尼黑的ICE高速列车因低噪声弹性车轮崩裂而脱轨撞桥，造成严重脱轨事故。2000年，一列高速列车从伦敦驶往Leeds的途中，由于曲线外侧钢轨疲劳裂纹扩展导致钢轨断裂造成出轨事故。由此可见研究轮轨滚动接触疲劳损伤问题以降低由滚动接触疲劳造成的列车事故具有重要的工程意义。滚动接触弹塑性应力应变分析是研究轮轨滚动接触疲劳失效的基础和关键。

目前国内外学者利用有限元方法对滚动接触弹塑性应力做了很多研究。文献[2-3]利用有限元软件ABAQUS建立非稳态载荷作用下钢轨弹塑性二维有限元模型，并分析了波状表面波谷和波峰处的残余应力和残余应变；文献[4]建立了轮轨接触热弹塑性平面应变热机耦合二维有限元模型，分析摩擦生热对轮轨热弹塑性的影响；文献[5]用有限元方法建立了钢轨三维弹塑性滚动接触计算模型，模型中采用双线性随动硬化弹塑性本构模型，分析了钢轨材料屈服强度对钢轨残余应力和应变的影响；文献[6]利用有限元参数二次规划法进行不同轮径、轴重和摩擦系数等工况下弹性和弹塑性计算，得出轮轨间接触状态和接触内力的分布情况；……