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龙图腾网获悉西南交通大学申请的专利基于断裂相场疲劳模型的钢轨疲劳裂纹模拟方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121765819B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202610261615.2，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权基于断裂相场疲劳模型的钢轨疲劳裂纹模拟方法及系统是由徐井芒;杨健;王凯;王平;白涛硕;高文峰;朱辉设计研发完成，并于2026-03-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于断裂相场疲劳模型的钢轨疲劳裂纹模拟方法及系统在说明书摘要公布了：本发明提供了一种基于断裂相场疲劳模型的钢轨疲劳裂纹模拟方法及系统，涉及轨道交通结构安全与计算力学技术领域，包括获取钢轨的几何、材料及轮载参数；根据基础数据构建三维钢轨有限元模型，并在轮轨接触等关键区域设置局部加密网格；在此基础上，建立能够描述裂纹自然萌生与扩展的断裂相场模型；进一步集成疲劳退化模型，模拟疲劳导致的抗裂能力衰减，形成相场疲劳耦合模型；最终，通过包络加载模拟移动轮载，并应用循环跃迁策略进行高效计算，实现对钢轨疲劳裂纹萌生位置、扩展路径及损伤场分布的准确模拟。本发明可自然预测裂纹演化，并显著提高高周疲劳分析效率。

本发明授权基于断裂相场疲劳模型的钢轨疲劳裂纹模拟方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种基于断裂相场疲劳模型的钢轨疲劳裂纹模拟方法，其特征在于，包括： 获取铁路钢轨的基础数据，所述基础数据包括钢轨的几何参数、材料属性和轮载参数，其中材料属性为钢轨材料的物理性能测试值； 根据所述基础数据进行三维钢轨有限元模型构建处理，通过建立包含钢轨头部、轨腰和轨底的三维有限元模型，并在轮轨接触区域和潜在裂纹萌生区域设置局部加密网格，得到优化后的三维钢轨有限元模型； 根据所述优化后的三维钢轨有限元模型进行断裂相场模型构建处理，得到能够描述裂纹自然萌生与扩展的断裂相场模型； 根据所述断裂相场模型进行疲劳退化模型集成处理，通过模拟疲劳导致的抗裂能力退化，得到包含疲劳退化机制的相场疲劳耦合模型； 根据所述相场疲劳耦合模型进行钢轨疲劳裂纹演化模拟处理，得到钢轨疲劳裂纹的萌生位置、扩展路径及损伤场分布结果； 其中，根据所述断裂相场模型进行疲劳退化模型集成处理，通过模拟疲劳导致的抗裂能力退化，得到包含疲劳退化机制的相场疲劳耦合模型，包括： 根据所述断裂相场模型进行疲劳累积变量初始化处理，在相场模型的每个网格点引入局部疲劳寿命变量，并初始化为寿命变量为零以表示无累积损伤，得到包含疲劳累积变量的初始相场模型； 根据所述包含疲劳累积变量的初始相场模型进行断裂韧度退化函数定义处理，通过基于铁路钢轨材料的疲劳实验数据，定义断裂韧度退化函数，得到带有退化函数的相场模型； 根据所述带有退化函数的相场模型进行疲劳退化机制集成处理，通过将断裂韧度退化函数嵌入相场演化方程中的断裂能量项，使相场变量的演化受疲劳累积变量调制，模拟钢轨在循环载荷下的损伤渐进过程，得到包含疲劳退化机制的相场疲劳耦合模型； 其中，根据所述相场疲劳耦合模型进行钢轨疲劳裂纹演化模拟处理，包括： 根据所述包含疲劳退化机制的相场疲劳耦合模型进行钢轨移动轮载模拟处理，得到单次轮对通过的完整载荷历史数据； 根据所述单次轮对通过的完整载荷历史数据进行疲劳加速计算处理，通过在疲劳累积稳定阶段应用循环跃迁策略，以恒定损伤增量跃迁预设数量个循环，并在损伤变量或相场变量与预设的失效阈值差值小于0.1时自动减小预设跃迁步长，得到钢轨在循环载荷作用下的累积损伤场与相场演化结果； 根据所述累积损伤场与相场演化结果进行裂纹演化结果提取处理，通过求解位移场和相场的场变量更新疲劳累积变量和历史场，并提取相场变量的空间分布与演化历程，得到钢轨疲劳裂纹的萌生位置、对应循环数、裂纹扩展路径及损伤场分布结果。

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