车轮多边形引起的轮轨动态响应有限元分析
发布时间：2021-08-20 07:53
随着我国高速铁路的大规模运营,高速车轮多边形化问题日益凸显,成为轮轨关系领域的研究难题之一,也是目前铁路界备受关注而又难以彻底解决的问题。车轮多边形引起的轮轨冲击,会造成轮轨系统的损伤和车体的异常振动,产生一系列的高/低频冲击噪声和滚动噪声,严重影响了车辆-轨道系统部件的使用寿命和列车乘坐的舒适度,某些极端情况下甚至会给行车安全造成隐患。本文采用有限元模拟为主的研究方法,开展了车轮多边形引起的轮轨冲击力学响应与轮轨系统损伤规律的研究。主要内容与成果包括以下几个方面:（1）建立了轮轨滚动接触三维有限元模型,考虑了轮轨动态接触的几何非线性、材料非线性和接触非线性;将车轮多边形的几何不平顺转换为轮轨接触的位移不平顺,发展了一种可描述车轮真实多边形情况的轮轨动态接触有限元模拟方法,为求解多边形车轮与钢轨间的滚动接触问题提供了一种有效的研究手段。（2）基于上述模型和方法,采用有限元动力学显式算法,在时域内就轮轨间垂向接触力、接触压力、轮轨间应力应变状态等对车轮多边形引起的轮轨间冲击响应进行了分析,比较了周期性和非周期车轮多边形引起的轮轨冲击响应之间的差异,讨论了列车运行速度和周期性车轮多边形阶数...
【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】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
列车脱轨事故（图片来自网络）
图 1-2 车轮多边形[6] 国内外研究现状从上世纪 90 年代开始，国外学者就开始对车轮失圆现象进行系统的研究。相应工作以瑞典、德国等国家为代表，研究方向主要包括轮轨间的相互动力作用和车化的产生机理等方面。国内对车轮非圆化磨耗问题的研究起步较晚，由于近些年运输现场出现了一系列车轮非圆化现象，国内相关高校、科研院所的学者们基于际应用也开展了包括现场实际测量在内的大量基础研究工作。国内外学者主要基试验、理论分析和数值仿真等研究手段，就车轮非圆化引起的轮轨冲击相关问题大量研究工作，在车轮非圆化现象的成因、发展机理、演变规律以及车轮非圆化和防治等方面做出了积极贡献。1 车轮非圆化的成因及磨耗机理研究关于车轮非圆化现象的成因，在上世纪 80 年代， Kaper[12]就荷兰城际铁路上出
第 2 章 车轮多边形化引起的轮轨冲击力学响应分析基于考虑车轮多边形的三维轮轨滚动接触有限元模型，将车轮的几何不圆顺转化轨接触界面的位移不平顺，将其径向偏差数据作为位移激励条件输入到轮轨接触有模型中，借助显式非线性动力学分析软件 LS-DYNA 进行了仿真分析，比较了周期非周期性多边形引起的轮轨冲击响应之间的差异，讨论了车速、周期性车轮多边形等关键参数对轮轨冲击力学响应的影响规律。.1 车轮多边形激扰的数学模型多边形车轮的真实几何形状很难在有限元模型中直接反映出来。为研究车轮多边起的轮轨冲击动态响应，解决方法是将车轮沿踏面方向的几何不圆顺转化为轮轨接面的位移不平顺，将其作为激扰输入到车轮-轨道耦合系统中[54]。图 2-1 是多边形车面沿着圆周方向的几何轮廓示意图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]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)
[3]车轮多边形对车辆振动及轮轨力的影响[J]. 宋志坤,岳仁法,胡晓依,李响. 北京交通大学学报. 2017(06)
[4]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)
[5]高速列车车轮多边形磨耗对轮轨垂向力的影响[J]. 尹振坤,吴越,韩健. 铁道学报. 2017(10)
[6]CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构的多尺度有限元模型[J]. 王宇航,王继军. 铁道科学与工程学报. 2015(03)
[7]车轮踏面硌伤处的瞬态滚动接触应力分析[J]. 安博洋,赵鑫,刘超,温泽峰,金学松. 润滑与密封. 2014(12)
[8]铁路D1车轮钢的疲劳可靠性寿命与强度的试验及表征[J]. 王强,赵永翔,王欢. 机械工程学报. 2014(14)
[9]基于仿真的铁路车轮不圆度安全限值研究[J]. 王志臣,宋颖,杜彦良. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2014(02)
[10]车轮踏面擦伤识别方法[J]. 李奕璠,林建辉,刘建新,王开云,陈双喜. 振动与冲击. 2013(22)
博士论文
[1]典型动车组拖车轮对的疲劳可靠性分析[D]. 梁红琴.西南交通大学 2014
[2]高速车轮失圆对轮轨动力作用的影响及其监测方法研究[D]. 宋颖.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]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
[2]基于Cowper-Symonds本构关系的轮轨滚动接触行为有限元分析[D]. 马骁骐.西南交通大学 2018
[3]铁道车轮扁疤引起的轮轨冲击力学响应与损伤规律分析[D]. 韩亮亮.西南交通大学 2018
[4]动车组车轮轮辋疲劳寿命及可靠性灵敏度分析[D]. 张廷秀.浙江理工大学 2015
[5]铁路车轮非圆化对车辆—轨道系统动力学行为的影响[D]. 刘逍远.西南交通大学 2012
[6]高速列车车轮的疲劳可靠性灵敏度分析及可靠性稳健设计[D]. 卢昊.东北大学 2009
本文编号：3353118
【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】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
列车脱轨事故（图片来自网络）
图 1-2 车轮多边形[6] 国内外研究现状从上世纪 90 年代开始，国外学者就开始对车轮失圆现象进行系统的研究。相应工作以瑞典、德国等国家为代表，研究方向主要包括轮轨间的相互动力作用和车化的产生机理等方面。国内对车轮非圆化磨耗问题的研究起步较晚，由于近些年运输现场出现了一系列车轮非圆化现象，国内相关高校、科研院所的学者们基于际应用也开展了包括现场实际测量在内的大量基础研究工作。国内外学者主要基试验、理论分析和数值仿真等研究手段，就车轮非圆化引起的轮轨冲击相关问题大量研究工作，在车轮非圆化现象的成因、发展机理、演变规律以及车轮非圆化和防治等方面做出了积极贡献。1 车轮非圆化的成因及磨耗机理研究关于车轮非圆化现象的成因，在上世纪 80 年代， Kaper[12]就荷兰城际铁路上出
第 2 章 车轮多边形化引起的轮轨冲击力学响应分析基于考虑车轮多边形的三维轮轨滚动接触有限元模型，将车轮的几何不圆顺转化轨接触界面的位移不平顺，将其径向偏差数据作为位移激励条件输入到轮轨接触有模型中，借助显式非线性动力学分析软件 LS-DYNA 进行了仿真分析，比较了周期非周期性多边形引起的轮轨冲击响应之间的差异，讨论了车速、周期性车轮多边形等关键参数对轮轨冲击力学响应的影响规律。.1 车轮多边形激扰的数学模型多边形车轮的真实几何形状很难在有限元模型中直接反映出来。为研究车轮多边起的轮轨冲击动态响应，解决方法是将车轮沿踏面方向的几何不圆顺转化为轮轨接面的位移不平顺，将其作为激扰输入到车轮-轨道耦合系统中[54]。图 2-1 是多边形车面沿着圆周方向的几何轮廓示意图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]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)
[3]车轮多边形对车辆振动及轮轨力的影响[J]. 宋志坤,岳仁法,胡晓依,李响. 北京交通大学学报. 2017(06)
[4]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)
[5]高速列车车轮多边形磨耗对轮轨垂向力的影响[J]. 尹振坤,吴越,韩健. 铁道学报. 2017(10)
[6]CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构的多尺度有限元模型[J]. 王宇航,王继军. 铁道科学与工程学报. 2015(03)
[7]车轮踏面硌伤处的瞬态滚动接触应力分析[J]. 安博洋,赵鑫,刘超,温泽峰,金学松. 润滑与密封. 2014(12)
[8]铁路D1车轮钢的疲劳可靠性寿命与强度的试验及表征[J]. 王强,赵永翔,王欢. 机械工程学报. 2014(14)
[9]基于仿真的铁路车轮不圆度安全限值研究[J]. 王志臣,宋颖,杜彦良. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2014(02)
[10]车轮踏面擦伤识别方法[J]. 李奕璠,林建辉,刘建新,王开云,陈双喜. 振动与冲击. 2013(22)
博士论文
[1]典型动车组拖车轮对的疲劳可靠性分析[D]. 梁红琴.西南交通大学 2014
[2]高速车轮失圆对轮轨动力作用的影响及其监测方法研究[D]. 宋颖.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]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
[2]基于Cowper-Symonds本构关系的轮轨滚动接触行为有限元分析[D]. 马骁骐.西南交通大学 2018
[3]铁道车轮扁疤引起的轮轨冲击力学响应与损伤规律分析[D]. 韩亮亮.西南交通大学 2018
[4]动车组车轮轮辋疲劳寿命及可靠性灵敏度分析[D]. 张廷秀.浙江理工大学 2015
[5]铁路车轮非圆化对车辆—轨道系统动力学行为的影响[D]. 刘逍远.西南交通大学 2012
[6]高速列车车轮的疲劳可靠性灵敏度分析及可靠性稳健设计[D]. 卢昊.东北大学 2009
本文编号：3353118
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