摘要
在数百万次载荷循环下，车轮与钢轨的反复相互作用会导致滚动接触疲劳、塑性变形以及钢轨的长期退化。不断增大的轴重、速度和交通需求，要求我们理解钢轨材料在动态载荷下的响应。本研究使用UC-515车轮在UIC-60钢轨上滚动的三维有限元模型，比较了R260和R350HT钢轨的力学性能和疲劳行为。采用对称边界条件以在不影响精度的前提下降低计算成本。考虑了50–150 kN的车轮载荷和50–300 km/h的速度，并赋予钢轨及其下部结构弹塑性行为。预测的赫兹接触压力经过了解析验证，所得应力场和等效塑性应变分布用于疲劳评估。在fe-safe中采用Brown–Miller准则评估疲劳寿命和累积损伤。在较高速度下，R260产生了比R350HT更大的塑性区和更高的应力幅值。多次通过模拟表明，在超过150–200 km/h的速度下，R260在特定通过次数后疲劳寿命降低，损伤累积更大。相反，由于更高的强度和硬度，R350HT的损伤累积更为缓慢。该框架为评估疲劳裂纹萌生趋势提供了比较基础，而非预测绝对现场寿命。
