基于有限元仿真的稳态滚动车轮磨损研究

发布时间：2021-10-09 17:08

　　随着铁路逐渐向高速及重载的方向发展,车轮作为车辆运行环境最恶劣的重要部件之一,其磨损不利于列车运行平稳性和安全性,并且增加了其运营成本。因此,对于车轮磨损的研究可以为车轮的维护保养提供技术支持,并且降低运营成本。本文首先基于有限元接触理论和Archard磨损模型并结合ABAQUS的ALE方法和自适应网格技术,建立了车轮稳态滚动磨损的计算方法。然后,使用MMS-2A型试验机对车轮-钢轨小试样开展了摩擦磨损试验。试验总周次为10⁵转,每隔10⁴转将车轮试样拆下清洗,并采用电子天平测量磨损损失的质量,采用激光共聚焦显微镜获取车轮磨损轮廓,以为后续仿真提供试验验证数据。随后,基于ALE方法建立了轮轨试样三维有限元模型,计算了轮轨接触的静态工况和稳态滚动工况,并基于前述磨损仿真以及稳态滚动分析结果结合UMESHMOTION子程序建立了考虑轮轨磨损有限元模型。最后基于该磨损模型分析了不同滑差率条件下车轮的磨损规律。试验结果显示,由于磨损和塑性变形的影响,车轮接触表面呈凸出形,其接触表面平均每分钟磨损深度约为0.240μm。仿真结果表明,磨损轮廓在车轮接触... 

【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】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

高速铁路客车用于货运用途

中国高速铁路规划线路图

图 2-1 未加载与加载情况下两个相同透镜接触的干涉条纹2.1.2 Kalker 简化理论荷兰学者 Kalker 于 1967 在其博士论文中使用了级数的方法研究了椭圆形接触区域的三维滚动接触问题，在其研究中考虑到了轮轨纵横向蠕滑率以及轮轨自旋蠕滑率对轮轨间接触斑蠕滑力的影响[10]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同蠕滑率下U75V钢轨磨损与损伤性能分析[J]. 郭立昌,朱文涛,何成刚,马蕾,王文健,刘启跃.  机械工程学报. 2018(04)
[2]基于mixed Lagrangian/Eulerian方法的轮轨滚动接触特性分析[J]. 肖乾,徐红霞,王成国,张海.  西南交通大学学报. 2013(05)
[3]基于轮轨关系的车轮踏面损伤机理研究[J]. 陶功权,王衡禹,赵鑫,杜星,温泽峰,郭俊,朱旻昊.  机械工程学报. 2013(18)
[4]不同轴重下钢轨硬度对轮轨磨损量的影响[J]. 蒋文娟,钟雯,张向龙,郭俊,刘启跃.  机械工程材料. 2011(06)
[5]高速列车车轮不圆顺磨耗仿真及分析[J]. 罗仁,曾京,邬平波,戴焕云.  铁道学报. 2010(05)
[6]高速列车车轮磨耗预测仿真[J]. 罗仁,曾京,戴焕云,邬平波.  摩擦学学报. 2009(06)
[7]车轮磨耗计算模型及其数值方法[J]. 李霞,金学松,胡东.  机械工程学报. 2009(09)
[8]基于三维动态有限元模型的轮轨磨耗数值分析[J]. 常崇义,王成国,金鹰.  中国铁道科学. 2008(04)
[9]轮轨接触应力的有限元分析[J]. 马昌红,史生良,吴亚平.  石家庄铁道学院学报. 2006(03)
[10]高速机车车辆动力学模拟中的轮轨接触模型[J]. 陈泽深,王成国,王永菲.  铁道机车车辆. 2005(01)

博士论文
[1]基于蠕滑机理的重载货车车轮磨耗研究[D]. 丁军君.西南交通大学 2012
[2]有限元轮轨滚动接触理论及其应用研究[D]. 常崇义.中国铁道科学研究院 2010

硕士论文
[1]车轮磨耗预测初步研究[D]. 李霞.西南交通大学 2009



本文编号：3426739