重軌在生產過程中會產生殘余應力。重軌的生產需要經過熱軋、冷卻和矯直等工藝，重軌在軋制冷卻時，由于外表面和內部冷卻速度的不同以及組織的轉變，產生了很大的熱應力和相變應力。重軌在熱應力和相變應力的作用下，產生不均勻的塑性變形，從而產生了殘余應力。同時，由于重軌斷面為變截面，在冷卻時，軌腰和軌底邊緣具有最快的冷卻速度，軌頭的冷卻速度最慢，這一冷卻速度的差異，導致軌腰和軌底邊緣出現壓應力，而軌底中間和軌頭出現拉應力，導致重軌彎曲變形，最后，通過矯直使得整個重軌截面的殘余應力分布變得更加復雜。

重軌中存在過大的殘余應力，會造成重軌在使用過程中斷裂失效，從而導致鐵路運輸車輛的翻車事故，特別是時速超過200Km/h的高速車輛，其后果尤為嚴重。本文采用了不同于以往的殘余應力檢測方法-全釋放法對重軌表面的殘余應力進行測試研究。

試驗材料

目前高速客運鐵路中常用的是60kg/m的百米重軌，主要材料有U71Mn，U75V等。本文以U75V為研究對象，采用全釋放法對其外表面的殘余應力分布規律進行測試研究，試驗中使用的重軌為冷矯后的試樣，長1m。

全釋放法的測試過程

試驗過程中的應變測量使用JHYC靜態電阻應變儀和雙軸應變片。全釋放法的測試過程為：首先在1m長重軌試樣中間的預設測點位置表面用布砂輪打磨平整，再用200號砂紙手工打磨，完成后用酒精清理干凈，再用JH-496膠水將應變片粘貼在相應的測點位置，待應變片干透后用應變儀測量每個測點的預應變讀數，然后按照標準TB/T2344-2003規定的釋放法進行切割并測量橫截面試樣上應變片的讀數，最后采用線切割將每個測點的應變片連同底下的材料以尺寸10mm*10mm*10mm大小取下來測量各小塊試樣的應變片讀數。由前后應變片讀數之差就可以得到釋放的應變量，并根據相應公式計算重軌上各測點釋放的殘余應力。

全釋放法測試的關鍵是使用線切割取下粘貼有應變片的小試樣。根據全釋放法的原理，當切取的試樣足夠小，使其上的宏觀殘余應力分布梯度可以忽略不計時，則宏觀殘余應力就會得到充分釋放，通過檢測其上應變片釋放的應變就可以反求釋放前的殘余應力了。由于粘貼的應變片有一定的大小尺寸，為了不損壞應變片，本文中切割的小試樣尺寸只達到了10mm*10mm*10mm的大小，可以基本上認為其上的殘余應力已經得到了完全的釋放。

結論

采用全釋放法檢測軌底中間縱向殘余應力要小于常用釋放法的檢測結果，結果表明，按照   規定檢測得到的重軌殘余應力偏于保守的結論，考慮到生產控制的便捷性、經濟性和使用安全性，這種檢測方法是可以接受的。

重軌表面殘余應力分布復雜，應力梯度大，除了軌腰以壓應力為主外，其他部位基本上都是殘余拉應力，尤其是軌底中間縱向殘余應力拉應力最大，軌頭次之。