• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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周琛汶, 周雄飞, 敬霖. 基于冲击疲劳本构模型的高速铁路轮轨滚滑接触力学行为[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0054
引用本文: 周琛汶, 周雄飞, 敬霖. 基于冲击疲劳本构模型的高速铁路轮轨滚滑接触力学行为[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0054
ZHOU Chenwen, ZHOU Xiongfei, JING Lin. Wheel-rail rolling-sliding contact mechanical behavior of high-speed railways based on the impact fatigue constitutive model[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0054
Citation: ZHOU Chenwen, ZHOU Xiongfei, JING Lin. Wheel-rail rolling-sliding contact mechanical behavior of high-speed railways based on the impact fatigue constitutive model[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0054

基于冲击疲劳本构模型的高速铁路轮轨滚滑接触力学行为

doi: 10.11883/bzycj-2026-0054
基金项目: 国家自然科学基金(12122211);国家铁路集团科技研究开发计划实验室基础研究专项(L2024J003);四川省自然科学基金(2024NSFSC0155);

Wheel-rail rolling-sliding contact mechanical behavior of high-speed railways based on the impact fatigue constitutive model

  • 摘要: 冲击疲劳是指材料/结构在反复冲击载荷作用下,局部应力集中和应变快速累积引发材料/结构内部微损伤,并最终发生断裂失效的现象。冲击疲劳载荷具有作用时间短、加载速度快和较高应变率等特点,比常规疲劳具有更大的危害性。高速铁路轮轨动态接触载荷具有典型的冲击疲劳载荷特征,会引起冲击疲劳损伤累积,加剧服役性能劣化,从而影响高速列车运行安全性。基于此,本文基于轮轨材料冲击疲劳损伤耦合本构模型,开展了三维轮轨滚动接触有限元模拟,厘清了高速铁路轮轨瞬时滚滑接触应力/应变状态和黏滑特性,分析了轮轨冲击疲劳损伤分布特征和累积演化规律,探讨了列车速度、摩擦系数和牵引系数对冲击疲劳损伤的影响,比较了材料本构模型对轮轨滚滑接触力学行为的影响。结果表明,本文提出的轮轨材料冲击疲劳本构模型可以很好地模拟轮轨滚滑接触力学响应、黏滑分布特征和冲击疲劳损伤累积规律;轮轨多次滚动接触时,钢轨冲击疲劳损伤随滚动次数的增加呈现出非线性累积增长趋势,但增长速率逐渐减小并近似趋于稳定;与弹塑性本构模型相比,冲击疲劳本构模型预测的轮轨接触力学响应更偏危险,且随着滚动次数的增加,这种耦合影响逐渐增大。研究结果可为高速轮轨系统的疲劳损伤评估与寿命预测提供理论指导和技术支持。
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-02-10
  • 网络出版日期:  2026-04-20

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