基于瞬態(tài)機制下高速列車輪軌滾動接觸疲勞研究分析.pdf

1、隨著列車運營速度從120km/h到200km/h甚至更高，輪軌滾動接觸幾何和動力學參數(shù)發(fā)生了較大的變化，尤其是對高速列車的滾動接觸疲勞損傷有重大影響。列車的運行速度提高了，則輪軌間相互作用的周期沖擊載荷也相應的加劇，從而使得輪軌間滾動接觸疲勞損傷產(chǎn)生。
　　采用有限元理論求解輪軌滾動接觸的法向和切向問題突破了傳統(tǒng)限制，這為計算輪軌間的相互作用力從而準確計算出輪軌間的疲勞損傷提供了必要條件。目前大多數(shù)學者建立的輪軌滾動接觸有限元模型

2、是三維靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)彈塑性輪軌滾動接觸模型，難以真實有效模擬輪軌實際的工作狀態(tài)，為了解決這一問題，本文建立輪軌瞬態(tài)滾動接觸有限元模型，采用瞬態(tài)模型求解更能反應輪軌在實際運行過程中接觸形態(tài)變化和較為準確計算輪軌接觸特性。
　　以動力學參數(shù)為初始條件的高速瞬態(tài)滾動接觸有限元模型可以較好計算輪軌滾動接觸疲勞問題，本文第四章中闡述首先以CRH2型高速列車為研究對象，運用多體動力學軟件UM參數(shù)化建立頭車模型，使列車在直線軌道上以速度在300km

3、/h下高速行駛，得到輪對蛇形運動狀態(tài)下不同運行時刻的橫向位移和沖角等接觸幾何參數(shù)；然后以得到的動力學接觸幾何參數(shù)為初始條件，運用非線性有限元軟件ABAQUS建立三維高速瞬態(tài)彈塑性輪軌滾動接觸有限元模型；最后以仿真計算得到輪軌接觸斑內(nèi)的最大Mises應力、縱向和橫向蠕滑合力等接觸斑參數(shù)作為安定圖、損傷函數(shù)疲勞模型的輸入?yún)?shù)。
　　為了研究高速列車諧波磨耗車輪滾動接觸疲勞特性，本文第五章中，建立了諧波磨耗車輪高速輪軌滾動接觸數(shù)值分析模

4、型。首先以CRH2型高速列車為研究對象，運用多體動力學軟件 UM參數(shù)化建立高速列車動力學數(shù)值模型，使列車在直線軌道上以速度300km/h高速行駛；然后對實測統(tǒng)計數(shù)據(jù)中最常見的一階，六階和十一階諧波磨耗以及波深0.1mm,0.3mm的六種不同形式下車輪的蠕滑率/力進行分析；最后以不同階數(shù)、波深車輪的蠕滑特性參數(shù)為疲勞模型的輸入?yún)?shù)，進一步研究諧波磨耗車輪的疲勞特性。分析表明：無諧波磨耗車輪處于彈性安定狀態(tài)，1階波深0.1mm和0.3mm車