U75V钢轨基材及焊接材料中的疲劳裂纹扩展

《steel research international》：Fatigue Crack Propagation in U75V Rail Base and Welded Materials

U75V铁路用高碳钒微合金钢的疲劳裂纹扩展特性通过实验与数值模拟结合研究，获取焊接与基材的Paris公式参数C和m，发现基材裂纹扩展角更大但扩展速率较慢，焊接材料初始应力强度因子更低但扩展速率更快。数值模拟显示两者最大应力均为501 MPa，出现在距表面3.5 mm处。研究为U75V钢轨疲劳寿命评估提供实验参数，并建立适用于类似钢结构的数值方法。

　　

摘要

本研究结合实验和数值方法，研究了U75V钢的疲劳裂纹扩展行为。U75V是一种高碳钒微合金钢，广泛应用于中国铁路工程。在8个CT试样上进行了室温下的裂纹扩展试验，通过这些试验获得了焊接材料和基材的a-N曲线，从而计算出Paris公式中的参数C和m。实验结果显示，基材的裂纹扩展速率为$$，而焊接材料的裂纹扩展速率为$$。此外，还使用ABAQUS/FRANC3D软件进行了数值模拟，以分析轮轨相互作用，包括轨道应力场和裂纹扩展过程。模拟结果显示，基材的最大应力为501 MPa，焊接材料的最大应力为488 MPa，两者应力峰值均出现在距轨道表面3.5 mm的位置。在相同的循环载荷下，焊接材料的初始应力强度因子较低，裂纹扩展速率较快；而基材的裂纹扩展角度较大。本研究为U75V钢轨提供了准确的实验参数，并提出了一种可用于类似钢结构的疲劳寿命评估的数值方法。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。