Page 107 - 摩擦学学报2025年第9期

第 9 期 谢瑜龙, 等: 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 1361

RD RD

50 μm 100 μm

(a) Cross-section (μ = 0.38, P 0 /k e = 4.0) (b) Surface (μ = 0.38, P 0 /k e = 4.0)
RD RD

40 μm 100 μm

(c) Cross-section (μ = 0.49, P 0 /k e = 3.0) (d) Surface (μ = 0.38, P 0 /k e = 4.0)
RD RD

500 μm 100 μm
(e) Cross-section (μ = 0.23, P 0 /k e = 2.4) (f) Surface (μ = 0.23, P 0 /k e = 2.4)

Fig. 8 Rolling contact fatigue damage morphology on the cross-section and surface of rail materials under different contact
conditions: (a, b) (μ=0.38, P 0 /k e =4.0) (dry); (c, d) (μ=0.49, P 0 /k e =3.0) (dry); (e, f) (μ=0.23, P 0 /k e =2.4) (water)
图 8 不同接触条件下钢轨材料滚动接触疲劳损伤剖面和表面微观形貌：(a, b) (μ=0.38, P 0 /k e =4.0) (干态)；(c, d) (μ=0.49,
P 0 /k e =3.0) (干态)；(e, f) (μ=0.23, P 0 /k e =2.4) (水态) (“RD”为滚动方向)

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首先，测量和计算每一条裂纹损伤深度方向的截面面 10 μm ，即在安定图棘轮区(μ= 0.38, P /k = 4.0)位置
e
0
积，得到全部裂纹的截面积总和，可获得单位长度材 点对应的接触参数条件下的滚动接触疲劳裂纹损伤
∑
/
S 量相比(μ= 0.49, P /k = 3.0)位置点对应的接触参数条
料存在的裂纹损伤截面积( n )；其次，测量 0 e
L sample
和计算对应损伤表面的表面裂纹平均宽度 l surface ；然 件下的裂纹损伤量更大. 此外，水态环境下，在接触参
后，计算得到不同接触参数条件下的滚动接触疲劳裂 数(μ= 0.23, P = 876.7 MPa)条件下的滚动接触疲劳裂
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纹损伤量V damage . 通过所建立的量化评价方法，对不同 纹损伤量为2.5×10 μm ，明显在水态条件下的轮轨滚
接触条件下的滚动接触疲劳裂纹损伤量进行量化评 动接触疲劳损伤更严重. 值得注意的是，在不同条件
判对比，不同接触条件下滚动接触疲劳裂纹损伤量的 下轮轨滚动接触疲劳损伤的量化评价对比中，当计算
具体计算结果列于表5中. 干态环境下，在接触参数 裂纹损伤材料的三维体积值相等时，在本文中的量化
(μ= 0.38, P = 1495.5 MPa)和(μ= 0.49, P = 1120.5 MPa) 评价方法中以疲劳裂纹扩展末端与表面夹角α 更大
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下的滚动接触疲劳裂纹损伤量分别为4.9×10 和1.9× 处的裂纹损伤更严重.