Page 104 - 摩擦学学报2025年第9期

1358 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a) (b) (c)

5 μm 5 μm 5 μm

(d) (e) (f)

5 μm 5 μm 5 μm

Fig. 3 Measurement of the grain size of different pearlite rail and wheel materials: (a) U78CrV; (b) U75V; (c) U71Mn; (d) ER8;
(e) CL60; (f) AAR-B
图 3 不同珠光体型钢轨和车轮材料的微观组织的SEM照片以及晶粒尺寸的测量：(a) U78CrV；(b) U75V；(c) U71Mn；
(d) ER8；(e) CL60；(f) AAR-B

(a) (b)
The
on-site
wheel
tread

500 μm 1 mm

Fig. 4 OM micrographs of spalling pit morphology of the on-site wheel tread and the rolling-sliding test sample in laboratory:
(a) rolling-sliding test; (b) in the field
图 4 实验室滚动接触疲劳模拟试验试样和现场服役车轮踏面上的剥落坑形貌的OM照片：(a) 模拟试验；(b) 现场服役

滚动接触疲劳模拟试验中所形成的裂纹损伤在材料 二维截面积来构建轮轨滚动接触疲劳裂纹损伤量的
深度方向的形态通常为楔形，并且现场服役轮轨真实 量化评价方法.
疲劳裂纹模式与实验室模拟试验形成的疲劳裂纹模 图5所示为实验室轮轨滚动接触疲劳模拟试验形
式是相似的 [30-31] . 参考剥落坑的体积概念，不论疲劳裂 成的2种不同形态的楔形裂纹损伤在深度方向上二维
纹所包围的楔形损伤材料是否剥落形成一定体积的 截面积的表示方法，2种形态裂纹截面积S 和S 的具体
b
a
剥落坑损伤，此部分材料的体积可以被看作是滚动接 计算方法为
触疲劳行为造成的损伤量，因此用疲劳裂纹损伤材料 1
S a = HLsinα (2)
的体积值来量化评价不同的滚动接触疲劳损伤是合 2
理有效的. 因此，基于楔形裂纹损伤在深度方向的二 1
S b = (L 1 +L 2 )H (3)
维截面积(即底面积)和其表面宽度(即高，图1)的乘积 2
可以得到此部分损伤材料的三维体积值，以楔形损伤 式中：H为裂纹的扩展深度，L为裂纹深度方向的曲线
材料的三维体积或者仅采用裂纹损伤在深度方向的 长度，α为裂纹扩展末端与表面夹角α 的余角，L 和
1
0