随着人们生活水平的提高和世界经济的快速发展,高速铁路的大量普及和铁路货运量的增加,轮轨接触疲劳造成的破坏越来越严重。钢轨的强度及韧性指标有了更高的要求,研究钢轨的疲劳裂纹扩展对预防和减少钢轨的破坏有着重要意义。传统的裂纹扩展速率测定试验一般使用柔度测量法间接计算裂纹长度,实验中很难直接观察到裂纹尖端的位置,由于受到材料属性、试验环境等不确定性因素的影响,间接测量的柔度测量法存在一定误差。运用红外热像仪可以很好的解决这一问题,红外热像仪由产生到发展运用已经有几十年历史。红外热像仪起初应用于军事,之后被用于工业。红外热像仪具有快速成像、非接触等优点,应用之后很快得到认可。将红外热像仪应用于建筑材料缺陷检测和金属无损检测等方面的研究,国内外起步较早目前研究已经达到较高水平。由于金属裂纹扩展时,裂纹尖端释放的热量使得此处的温度高于周围,可使用红外热成像方法捕捉裂纹扩展时裂纹尖端位置。本文所做内容如下：1、按GB/T6398-2000从U71Mn钢轨轨头、轨底、轨腰三部分取材做紧凑拉伸试件,按GB4161-1984[2]测量各部分钢轨断裂韧性,并按应力强度因子手册[3]计算断裂时应力强度因子解析解。2、运用有限元软件ANSYS计算紧凑拉伸试件(C(T))试件的应力强度因子。3、做C(T)试件的裂纹扩展实验,运用锁相红外热成像法观察裂纹长度随时间变化,并与传统的柔度法和显微镜目测法相比较,证明了该方法的可行性并分析了其测量特点。实验证明,锁相红外热成像具有实时、快速等特点。