基于有限元法的多边形磨耗车轮曲线段高速滚动接触行为研究

发布时间：2021-04-19 20:05

　　高阶车轮多边形磨耗是一种广泛存在于高速列车的车轮损伤。车轮多边形发生后,会显著增大轮轨相互作用力,引发强烈的轮轨振动与噪声。振动在车辆—轨道系统内的传递会进一步导致某些重要部件的疲劳损伤和失效。此外,高速列车通过曲线时的轮轨相互作用较直线段更为复杂和激烈,纵、横向和自旋蠕滑率均比同条件下直线工况更大。因此,深入分析多边形磨耗车轮高速通过曲线时的轮轨瞬态滚动接触行为,对理解车轮多边形的形成机理具有重要意义。鉴于此,本文建立了车辆系统动力学模型和可考虑车轮多边形的全轮对曲线段三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,以研究车轮多边形磨耗对曲线通过时高频/瞬态滚动接触行为的影响。第一章首先阐述了车轮多边形磨耗、曲线通过及轮轨滚动接触的工程背景和研究现状。相比于动力学模型,有限元模型更适于轮轨接触分析,并指出利用有限元模型研究曲线段和车轮多边形磨耗处轮轨瞬态滚动接触行为的必要性。第二章介绍了我国某型高速列车车轮多边形磨耗的典型案例及相应跟踪测试过程。该车轮多边形为22²4阶,最大径跳值为0.506 mm。基于大量多边形磨耗车轮的实测结果,将两种典型车轮多边形引入仿真计算,即实测的车... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 车轮多边形磨耗研究现状
        1.2.2 车辆曲线通过研究现状
        1.2.3 轮轨滚动接触研究现状
    1.3 本文的主要工作
第2章 车轮多边形磨耗测试及分析
    2.1 车轮多边形测试及分析方法
    2.2 车轮多边形跟踪测试结果
        2.2.1 镟前车轮多边形结果
        2.2.2 镟后三万公里测试结果
        2.2.3 不同轮位测试结果对比
    2.3 本章小结
第3章 全轮对曲线段三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型
    3.1 模型概述
    3.2 车辆系统动力学模型
    3.3 全轮对曲线段三维瞬态滚动接触模型
        3.3.1 模型介绍
        3.3.2 典型数值模拟过程的实现
        3.3.3 模型参数的定义与施加
        3.3.4 关键曲线通过参数的设置
    3.4 曲线段高速轮轨瞬态接触行为分析
        3.4.1 轮轨接触力
        3.4.2 接触斑内黏滑及应力分布
        3.4.3 微滑及摩擦功分布
    3.5 本章小结
第4章 无多边形磨耗轮对通过曲线时轮轨瞬态接触分析
    4.1 曲线半径的影响
    4.2 运行速度的影响
    4.3 轮对横移的影响
    4.4 牵引系数的影响
    4.5 摩擦系数的影响
    4.6 本章小结
第5章 多边形磨耗轮对通过曲线时轮轨瞬态接触分析
    5.1 车轮多边形几何的模拟方法
    5.2 典型车轮多边形处的瞬态接触分析
        5.2.1 谐波多边形处的分析
        5.2.2 实测多边形处的分析
    5.3 车轮多边形几何的影响
        5.3.1 多边形波深的影响
        5.3.2 多边形阶次的影响
    5.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路轮轨磨损特征、机理、影响和对策——车轮踏面横向磨耗[J]. 金学松,赵国堂,梁树林,陶功权,崔大宾,温泽峰.  机械工程学报. 2018(04)
[2]高速列车车轮多边形磨耗对轮轨力和转向架振动行为的影响[J]. 吴越,韩健,刘佳,梁树林,金学松.  机械工程学报. 2018(04)
[3]基于弹性模型的高速列车曲线通过时轮轨接触特性研究[J]. 杨光,任尊松.  机械工程学报. 2018(04)
[4]车轮非圆化磨耗问题研究进展[J]. 金学松,吴越,梁树林,温泽峰.  西南交通大学学报. 2018(01)
[5]高速动车组车轮多边形影响因素及抑制措施研究[J]. 宋春元,沈文林,李晓峰,崔利通.  中国铁路. 2017(11)
[6]单侧钢轨波磨对两侧轮轨瞬态响应的影响分析[J]. 刘超,赵鑫,赵小罡,寇峻瑜,温泽峰.  机械工程学报. 2017(22)
[7]高速列车车轮踏面非圆磨耗机理[J]. 陈光雄,崔晓璐,王科.  西南交通大学学报. 2016(02)
[8]非线性稳态曲线通过时轮轨滚动接触的数值求解方法[J]. 宋华,杨建,张月,宋林邦,李伟.  中国铁道科学. 2015(05)
[9]车轮不圆顺动态检测的时频特征圈内定位比较法[J]. 丁建明,林建辉,易彩,伊燕利,黄晨光.  振动与冲击. 2013(19)
[10]高速车轮非圆化现象及其对轮轨行为的影响[J]. 崔大宾,梁树林,宋春元,邓永果,杜星,温泽峰.  机械工程学报. 2013(18)

博士论文
[1]提速和高速铁路曲线轨道轮轨动态相互作用性能匹配研究[D]. 王开云.西南交通大学 2013
[2]轮轨滚动接触弹塑性分析及疲劳损伤研究[D]. 肖乾.中国铁道科学研究院 2012

硕士论文
[1]地铁小半径曲线段钢轨伤损机理有限元分析[D]. 王晨阳.西南交通大学 2018
[2]基于显式有限元法的高速车轮多边形动态响应分析[D]. 寇峻瑜.西南交通大学 2018
[3]车辆曲线通过时轮轨瞬态滚动接触行为分析[D]. 刘超.西南交通大学 2016
[4]高速列车车轮多边形问题研究[D]. 陈伟.西南交通大学 2014
[5]不同踏面及轮径差对高速动车组曲线通过性能的影响[D]. 谷学思.北京交通大学 2011
[6]重载铁路曲线段磨耗状态下轮轨相互作用分析[D]. 侯传伦.西南交通大学 2009



本文编号：3148220