目錄
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第1章 輪軌關(guān)系研究導(dǎo)論 1
1.1 歷史與現(xiàn)狀 1
1.1.1 鐵路運營發(fā)展史.1
1.1.2 輪軌接觸理論發(fā)展史 2
1.1.3 材料發(fā)展史 2
1.1.4 現(xiàn)狀 3
1.2 輪軌關(guān)系中的現(xiàn)象 4
1.2.1 引言 4
1.2.2 輪軌關(guān)系 4
1.2.3 列車–軌道相互作用 6
1.2.4 損傷機理 7
1.2.5 安全問題 8
1.2.6 環(huán)境問題 9
1.2.7 運行控制、狀態(tài)監(jiān)測和維護 9
1.2.8 管理問題和成本 10
1.3 研究領(lǐng)域 10
1.4 應(yīng)用 12
1.4.1 大軸重 12
1.4.2 高速度 12
1.4.3 地鐵交通 13
1.4.4 雙層材料 13
1.5 正在進行的研究、進展和標(biāo)準(zhǔn)化工作 14
1.5.1 INNOTRACK項目 14
1.5.2 顆粒物排放 16
1.5.3 輪軌型面優(yōu)化 16
1.5.4 歐洲輪軌標(biāo)準(zhǔn) 17
1.5.5 互通技術(shù)規(guī)范 17
1.6 系統(tǒng)問題和優(yōu)化 18
1.6.1 轉(zhuǎn)向架類型與軌道曲率匹配 18
1.6.2 高速列車中的RCF 18
1.6.3 LL 剎車片 19
1.7 未來發(fā)展趨勢 19
1.8 更多信息和建議來源 21
1.8.1 期刊和教科書/手冊 21
1.8.2 會議 21
1.8.3 網(wǎng)絡(luò)和期刊數(shù)據(jù)庫 22
1.8.4 組織機構(gòu)、行業(yè)部門、咨詢機構(gòu)、研究團隊和網(wǎng)絡(luò) 22
1.9 致謝 22
參考文獻 22
第2章 輪軌接觸中的摩擦學(xué)基礎(chǔ) 27
2.1 引言 27
2.2 接觸力學(xué) 28
2.3 磨損 32
2.3.1 磨損情況 33
2.3.2 磨損機理 34
2.3.3 磨損率和轉(zhuǎn)換 37
2.3.4 磨損建模與描繪 38
2.4 疲勞 39
2.4.1 鋼軌和車輪疲勞 39
2.4.2 磨損和疲勞的相互作用 41
2.5 黏著 43
參考文獻 45
第3章 輪軌接觸力學(xué) 48
3.1 簡介 48
3.1.1 輪軌幾何學(xué) 49
3.1.2 接觸斑 50
3.2 一般接觸建模 52
3.2.1 簡介 52
3.2.2 法向加載接觸 54
3.2.3 切向加載接觸 60
3.3 輪軌接觸分析 62
3.3.1 簡介 62
3.3.2 數(shù)值方法比較 66
3.4 鐵道車輛動力學(xué)計算機仿真工具 71
3.4.1 接觸條件和蠕滑力仿真.71
3.4.2 對車輛動力學(xué)的作用.72
3.4.3 當(dāng)前的計算機軟件包.73
3.5 未來趨勢 75
3.6 進一步信息和建議的資源 75
參考文獻 76
第4章 輪軌界面摩擦磨損的仿真 79
4.1 引言 79
4.2 單點觀察法 80
4.3 磨損圖和轉(zhuǎn)換圖 81
4.4 摩擦模型 84
4.4.1 純滑動和振動接觸的常見摩擦模型 84
4.4.2 黏性摩擦模型 86
4.4.3 庫侖和黏性摩擦組合模型 87
4.4.4 小位移時的摩擦 89
4.4.5 Dankowicz摩擦模型 89
4.4.6 隨機摩擦過程 91
4.4.7 摩擦模型總結(jié) 91
4.5 磨損仿真 92
4.5.1 經(jīng)典摩擦模型 93
4.5.2 滾動滑動接觸中的滑動磨損 94
4.5.3 單點觀察法在磨損仿真中的應(yīng)用 95
4.5.4 把磨損作為一個初值過程 97
4.5.5 滾動和滑動接觸中磨損模型的數(shù)值積分 97
4.5.6 確定相互作用滾子的磨損 98
4.5.7 確定壓力分布 101
4.5.8 磨損仿真總結(jié) 102
參考文獻 103
第5章 鋼軌材料 105
5.1 引言.105
5.1.1 歷史回顧 105
5.1.2 隨后的鋼軌發(fā)展 106
5.2 珠光體 106
5.2.1 鋼軌生產(chǎn) 106
5.2.2 經(jīng)空冷形成的珠光體普通碳素鋼和珠光體低合金鋼 109
5.2.3 更高強度的珠光體等級 116
5.2.4 珠光體組織的加工硬化 117
5.3 道岔用奧氏體鋼軌 118
5.4 鋼軌焊接 118
5.5 珠光體鋼軌的磨損和滾動接觸疲勞 120
5.6 貝氏體鋼軌 126
5.7 鋼軌材料的最新發(fā)展135
5.7.1 在原奧氏體晶界處無碳化物的過共析高碳的軌鋼 135
5.7.2 “雙材料”鋼軌——有覆層的軌頭 136
5.8 結(jié)論.137
參考文獻 137
第6章 鐵道車輪磨耗 143
6.1 簡介.143
6.2 車輪磨耗過程 144
6.3 車輪磨耗的摩擦學(xué)問題 145
6.3.1 磨耗試驗 145
6.3.2 磨耗機理 147
6.3.3 磨耗過渡 150
6.3.4 磨耗圖譜 152
6.3.5 磨耗建模 156
6.4 輪軌接觸力學(xué)及其對車輪磨耗的作用 157
6.4.1 法向問題 158
6.4.2 切向問題 159
6.4.3 輪軌型面對接觸力學(xué)的作用 160
6.5 車輪均勻磨耗建模因素及研究現(xiàn)狀 163
6.5.1 均勻磨耗建模因素 163
6.5.2 研究現(xiàn)狀 164
6.6 減少均勻磨耗的措施 165
6.6.1 摩擦調(diào)節(jié)器的使用 166
6.6.2 抗磨耗車輪型面 167
6.6.3 車輛設(shè)計 167
6.6.4 車輛動力學(xué)主動控制 168
6.7 結(jié)論 169
參考文獻 170
第7章 鐵路車輪疲勞 175
7.1 概述.175
7.1.1 背景 175
7.1.2 問題的描述 176
7.1.3章節(jié)概述 176
7.2 車輪疲勞的現(xiàn)象和機理 176
7.2.1 疲勞 176
7.2.2 車輪疲勞的類型 177
7.2.3 次表面滾動接觸疲勞 180
7.2.4 表面滾動接觸疲勞 182
7.2.5 熱損傷 183
7.3 車輪疲勞的預(yù)測方法185
7.3.1 次表面滾動接觸疲勞 185
7.3.2 表面滾動接觸疲勞 187
7.3.3 熱疲勞 190
7.4 影響車輪疲勞的其他相關(guān)因素 191
7.4.1 軌道幾何 191
7.4.2 波磨和車輪不圓 192
7.4.3 單軌不平順 193
7.4.4 車輪磨耗 195
7.4.5 材料特性 196
7.5 結(jié)論.198
7.5.1 已知和未知 198
7.5.2 未來發(fā)展趨勢 199
7.6 進一步信息來源和建議 200
7.7 致謝 200
參考文獻 200
第8章 車輪不圓 204
8.1 引言 204
8.2 車輪不圓的分類和量化 204
8.2.1 踏面局部損傷——車輪扁疤 205
8.2.2 踏面局部損傷——滾動接觸疲勞 206
8.2.3 車輪多邊形 206
8.2.4 由踏面制動引起的車輪粗糙度 207
8.2.5 車輪不圓度測量 208
8.2.6 粗糙度水平譜 209
8.2.7 階次譜 210
8.3 車輪踏面局部損傷 211
8.3.1 現(xiàn)場試驗 211
8.3.2 車輪沖擊載荷檢測器 214
8.3.3 報警限值 216
8.4 由踏面制動引起的車輪粗糙度 218
8.4.1 熱彈性不穩(wěn)定和踏面制動 218
8.4.2 滾動噪聲 219
8.4.3 降低車輪粗糙度的策略 222
8.5 車輪不圓影響仿真分析 222
8.5.1 數(shù)學(xué)模型和計算機程序 223
8.5.2 車輪長期不規(guī)則磨損仿真 227
8.6 相關(guān)研究資源 229
8.7 致謝.229
參考文獻 229
第9章 鋼軌表面的疲勞和磨耗 235
9.1 引言.235
9.2 鋼軌滾動接觸疲勞 237
9.2.1 軌頭斜裂紋——詳細說明 238
9.2.2 基本機理 240
9.3 試驗研究 244
9.3.1 室內(nèi)試驗研究 244
9.3.2 現(xiàn)場和全尺寸軌道試驗研究 245
9.4 裂紋擴展速率的計算 246
9.4.1 斷裂力學(xué) 246
9.4.2 應(yīng)力強度因子計算方法 247
9.4.3 裂紋擴展法則 249
9.5 裂紋分叉預(yù)測 250
9.6 鋼軌磨耗 251
9.6.1 概況 251
9.6.2 鋼軌磨耗和磨耗–疲勞相互作用 252
參考文獻 255
第10章 鋼軌鋼中珠光體顯微組織的演變和失效——觀測和建模 262
10.1 引言 262
10.2 顯微組織演變和失效的觀測 263
10.2.1 服役鋼軌的觀測數(shù)據(jù) 263
10.2.2 試驗中的觀測數(shù)據(jù)(雙盤試驗等) 267
10.2.3 關(guān)鍵顯微組織特性的概述.277
10.2.4 進行中的金相工作 278
10.3 建模 280
10.3.1 材料對循環(huán)加載的響應(yīng) 280
10.3.2 安定極限 281
10.3.3 棘輪效應(yīng)下的材料失效 282
10.3.4 對因棘輪效應(yīng)所致顯微組織演變的建模分析 282
10.3.5 因棘輪效應(yīng)所致的磨損 284
10.3.6 滾動接觸疲勞裂紋的萌生 285
10.3.7 磨損–疲勞的相互作用 286
10.4 結(jié)論 287
10.5 致謝 288
10.6 術(shù)語 288
參考文獻 288
第11章 鋼軌波磨 294
11.1 引言 294
11.2 波磨分類 295
11.3 重載波磨 298
11.3.1 特征 298
11.3.2 成因 299
11.3.3 整治措施 299
11.4 輕軌波磨 300
11.4.1 特征 300
11.4.2 成因 300
11.4.3 處理措施 301
11.5 P2 力共振波磨 301
11.5.1 特征 301
11.5.2 成因 301
11.5.3 處理措施 303
11.6 車轍波磨 303
11.6.1 特征 303
11.6.2 成因 304
11.6.3 處理措施 306
11.7 響軌波磨/pinned-pinned共振 306
11.7.1 特征 306
11.7.2 成因 307
11.7.3 處理措施 308
11.8 特定軌道類型形式的波磨 309
11.8.1 特征 309
11.8.2 成因 309
11.8.3 處理措施 310
11.9 結(jié)論與建議 311
11.10 致謝 313
參考文獻 313
第12章 鋼軌焊接接頭 317
12.1 引言 317
12.2 鋼軌焊接工藝 318
12.3 鋼軌焊接接頭和傷損形成 319
12.4 鋼軌焊接不平順及其對輪軌界面的動態(tài)影響 323
12.5 鋼軌焊接接頭幾何評估；荷蘭鋼軌焊接規(guī)范(2005) 329
12.6 焊接不平順、能耗考慮與劣化 335
參考文獻 336
第13章 鐵路鋼軌隱傷 339
13.1 引言 339
13.2 以往研究的回顧 341
13.2.1 冶金學(xué)研究 341
13.2.2 應(yīng)力和裂紋擴展的研究 341
13.2.3 產(chǎn)生和擴展機理 341
13.3 隱傷與軌道參數(shù)的相關(guān)性 342
13.3.1 與軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)性 342
13.3.2 與焊接接頭和材料的相關(guān)性. 343
13.3.3 與鋼軌表面不平順的相關(guān)性 344
13.3.4 與摩擦的相關(guān)性 345
13.4 隱傷的特點 346
13.5 彈塑性三維動態(tài)滾動接觸解 347
13.5.1 材料強度的影響 348
13.5.2 摩擦的影響 348
13.5.3 簧下質(zhì)量的影響 348
13.5.4 動態(tài)接觸中的力和表面應(yīng)力分布 349
13.6 差別磨損和差別塑性變形造成的隱傷萌生 350
13.6.1 差別磨損和變形是如何產(chǎn)生的.350
13.6.2 差別磨損和變形造成動態(tài)力增大 353
13.7 隱傷的發(fā)展過程 354
13.8 隱傷的檢測 356
13.9 應(yīng)對措施 357
13.10 進一步研究 357
參考文獻 358