机械工程学报

作者：蒋文娟, 王文健, 丁昊昊, 刘启跃

单位：1. 四川工程职业技术大学材料工程学院 德阳 618000;2. 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室 成都 610031

关键词：U71Mn钢轨闪光焊接头,棘轮行为,循环载荷,断口分析；

基金：国家自然科学基金面上(52375205)、四川省国际科技创新合作(2023YFH0023)和轨道交通运载系统全国重点实验室自主研究课题(2024RVL-T02)资助项目。

钢轨在循环载荷下诱发的棘轮行为是导致钢轨滚动接触疲劳(Rolling contact fatigue, RCF)的主要原因，特别是钢轨焊接接头的软化区对RCF具有更高的敏感性。通过采用单轴应力控制循环试验，研究了U71Mn钢轨焊接接头中心区域(熔合线+热影响硬度区+熔合线)、热影响软化区和母材的棘轮行为演化规律。结果表明：U71Mn钢轨闪光焊焊接接头中心区域、软化区在非对称应力循环载荷作用下，表现出明显的棘轮行为，平均应力和应力幅值的增大会引起棘轮应变的增大，应力幅值对棘轮应变的影响大于平均应力的影响。硬度最低的软化区棘轮阻力最小，软化区上的球化组织减小了软化区的强度，增大了棘轮的敏感性，因而减小了软化区的寿命。中心区域的棘轮抵抗力最大，但是由于非金属夹杂物的存在，使它的寿命最短。三个区域的材料疲劳寿命与棘轮应变的关系不统一，其疲劳寿命分别与各自稳定棘轮应变率成对数关系，寿命随棘轮应变的增大而减小。研究结果可为钢轨焊接接头的本构模型提供材料参数。

来源：2025年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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