AI快速导读：本文介绍一篇发表于《International Journal of Plasticity》的研究，题为《考虑马氏体相变的无碳化物贝氏体钢轨钢全寿命棘轮行为的各向异性损伤耦合循环塑性模型》。该研究针对CFB钢轨钢在循环载荷下的疲劳损伤与马氏体相变耦合行为，提出了一个集成了损伤、相变与塑性变形的本构模型，能够准确预测材料在全寿命周期内的棘轮行为与疲劳寿命，为高速铁路钢轨的寿命评估提供了理论工具。

摘要：无碳化物贝氏体（CFB）轨钢的疲劳损伤演化过程极为复杂，这源于其独特的变形机制与棘轮疲劳相互作用。为全面考量马氏体相变及损伤对CFB轨钢全寿命周期棘轮效应的影响，我们开发了一种各向异性损伤耦合循环塑性模型。该模型将塑性变形引发的相变硬化所对应的各向同性抗力和反向应力纳入相变驱动力，从而更合理地描述循环软化材料中的马氏体相变过程。此外，通过将马氏体体积分数与最大等效塑性应变耦合到损伤演化方程中，有效反映了马氏体相变对疲劳寿命的负面影响，以及棘轮效应导致的损伤加速现象。该模型能合理模拟循环载荷下损伤变量与马氏体体积分数的演变规律，精准预测材料在单轴及多轴循环载荷条件下的疲劳寿命，为评估循环接触条件下碳纤维增强复合材料轨的长期服役性能提供了理论依据。

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一、CFB钢轨钢的微观结构与损伤演化机制

无碳化物贝氏体钢轨钢因其高强度、高韧性和优良的抗滚动接触疲劳性能，逐渐成为替代珠光体钢的理想材料。然而，在循环载荷下，材料内部会发生马氏体相变与损伤累积，二者相互作用导致材料性能退化。

马氏体相变：残余奥氏体在塑性应变驱动下转变为马氏体，形成局部应力集中，成为裂纹萌生点。

损伤演化：通过弹性模量退化定义损伤变量，反映微裂纹的萌生与扩展。

三种失效模式：疲劳失效、棘轮失效、混合失效，取决于应力水平和应变累积。

轴向损伤定义：

（(a) 马氏体板条和薄膜状残余奥氏体(b) 贝氏体铁素体板条和薄膜状残余奥氏体）

（轴向应变控制循环加载下，不同应变幅值的损伤变量演化曲线）