机械工程学报

作者：张沭玥, 王文健, 林强, 郭俊, 刘启跃, Maksym Spriyagin, Qing Wu

单位：1. 西南交通大学摩擦学研究所 成都 610031;2. 中央昆士兰大学铁路工程中心 洛坎普顿 4701 澳大利亚)

关键词：表面缺陷,临界间距,滚动接触疲劳,微观组织演变,裂纹深度；

基金：国家自然科学基金(52320105007，52375205，51975489)和四川省自然科学基金重点(2022NSFSC0036)资助项目。

为研究钢轨表面多个缺陷间的相互影响，通过表面缺陷制备装置在钢轨试样表面预制了圆锥形表面缺陷(深度h≈ 450 μm，夹角θ≈60°且表面圆直径d≈0.6 mm)，利用轮轨滚动磨损试验机及ABAQUS有限元仿真软件，研究了表面缺陷间距及排列对钢轨试样滚动接触疲劳损伤及其微观组织演变的影响。研究结果表明，相较于单个缺陷而言，当横向与纵向排列缺陷间距分别小于3.5 mm (6d)和1 mm (1.5d)时，两缺陷在轮轨滚动接触过程中存在相互影响，缺陷需较长时间被磨除，材料损伤区域、接触应力影响区域及残留裂纹深度最高可分别增至单个缺陷的2.5、4.5和1.5倍。当横向与纵向排列缺陷间距分别大于4 mm (6.5d)和1.5 mm (2.5d)时，两缺陷间基本无相互影响。在临界间距内的两缺陷附近材料损伤程度随间距增大而加剧。研究结果对现场服役钢轨维修养护作业具有一定的参考意义。<

来源：2025年第6期

《机械工程学报》期刊编辑部

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