Page 100 - 摩擦学学报2025年第9期

第 45 卷 第 9 期 摩擦学学报（中英文） Vol 45 No 9
2025 年 9 月 Tribology Sept, 2025

DOI: 10.16078/j.tribology.2024103 CSTR: 32261.14.j.tribology.2024103
谢瑜龙, 王文健, 丁昊昊, 张沭玥, 郭俊, 刘启跃. 基于裂纹损伤楔形体积/截面积的滚动接触疲劳损伤量化评价方法研究[J]. 摩
擦学学报（中英文）, 2025, 45(9): 1354−1365. XIE Yulong, WANG Wenjian, DING Haohao, ZHANG Shuyue, GUO Jun, LIU
Qiyue. Quantitative Evaluation Method of Rolling Contact Fatigue Damage Based on Wedge Volume or Cross-Sectional Area of
Crack Damage[J]. Tribology, 2025, 45(9): 1354−1365.

基于裂纹损伤楔形体积/截面积的滚动接触

疲劳损伤量化评价方法研究

*
谢瑜龙, 王文健, 丁昊昊 , 张沭玥, 郭 俊, 刘启跃
(西南交通大学 轨道交通运载系统全国重点实验室 摩擦学研究所，四川 成都 610031)

摘 要: 针对滚动接触疲劳所产生的不同形态疲劳裂纹，通过合理的评价方法对疲劳裂纹损伤进行量化评价，能够
有效地评判滚动接触疲劳裂纹的损伤量，为滚动体损耗件的维护提供理论指导. 本文中以轮轨滚动接触疲劳裂纹
损伤为特例，提出了不同轮轨材料滚动接触疲劳损伤客观评价的裂纹最小尺寸界限确定方法，并根据轮轨滚动接
触疲劳裂纹损伤特性建立了滚动接触疲劳裂纹损伤量的量化评价方法. 首先，根据不同轮轨材料微观组织晶粒尺
寸，建立了轮轨材料滚动接触疲劳损伤客观评价的裂纹最小长度确定方法；其次，基于轮轨滚动接触疲劳损伤的楔
形体积/截面积进一步构建了疲劳裂纹损伤量的量化评价方法；最后，根据以工程应用为导向的安定图中棘轮效应
发生的接触参数，开展不同接触条件下的轮轨滚动接触疲劳模拟试验，依据客观评价滚动接触疲劳损伤的裂纹最
小长度标准，通过常用滚动接触疲劳损伤量化评价指标对钢轨材料疲劳裂纹进行统计分析. 同时，通过新建立的量
化评价方法对统计分析的疲劳裂纹损伤进行量化评价，并对比分析了其他量化评价方法对疲劳裂纹损伤的评价效
果，最后对不同评价结果进行了对比分析. 结果表明：从材料微观组织晶粒尺度来判断客观评价滚动接触疲劳损伤
的裂纹最小尺寸界限，能够合理的确定不同材料滚动接触疲劳损伤客观评价的裂纹尺寸. 基于裂纹损伤的楔形体
积/截面积的疲劳裂纹损伤量化评价方法，相比通过裂纹的单个评价指标和目前其他量化评价方法对疲劳裂纹损伤
量的量化评价，评价结果是一致的. 并且，本文中所建立的滚动接触疲劳裂纹损伤量化评价方法和其物理意义更加
全面合理，此方法对不同滚动体的滚动接触疲劳裂纹损伤的量化评价均适用.
关键词: 滚动接触疲劳; 量化评价方法; 安定图; 裂纹最小长度; 楔形体积/截面积
中图分类号: TH117.1 文献标志码: A 文章编号: 1004-0595(2025)09–1354–12

Quantitative Evaluation Method of Rolling Contact Fatigue

Damage Based on Wedge Volume or Cross-Sectional Area of

Crack Damage

*
XIE Yulong, WANG Wenjian, DING Haohao , ZHANG Shuyue, GUO Jun, LIU Qiyue
(Tribology Research Institute, State Key Laboratory of Rail Transit Vehicle System,

Received 21 May 2024, revised 25 July 2024, accepted 25 July 2024, available online 30 September 2024.
*Corresponding author. E-mail: haohao.ding@swjtu.edu.cn, Tel: +86-28-87634304.
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