輪軌接觸模型和車輪磨耗分析.pdf

1、到目前為止，能夠可靠地預測車輪磨耗的數(shù)值仿真方法還比較少。但隨著計算機計算能力的提高和車輛-軌道耦合動力學、輪軌接觸力學及摩擦學等學科的發(fā)展，使運用數(shù)值方法對輪軌磨耗進行預測成為可能。本文研究的主要目的是給出一種數(shù)值仿真方案，使之能對車輪型面磨耗趨勢進行數(shù)值仿真。這一仿真方案對車輪的維護、輪軌系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化以及發(fā)現(xiàn)并解決問題是很有用的。具體地說，還可用于估算車輪切削周期、優(yōu)化輪軌型面、優(yōu)化車輛走行部的懸掛參數(shù)及識別對車輛動力學響應有不利

2、影響的型面變化等。 本論文的主要內(nèi)容包括： 1．回顧了國內(nèi)外關(guān)于車輪磨耗問題的研究現(xiàn)狀，介紹了研究車輪磨耗問題的思路和仿真方法。 2．討論了在SIMPACK中進行車輛動力學建模的處理方法及可得到的與計算車輪磨耗量有關(guān)參數(shù)，為后續(xù)的輪軌接觸力的求解作準備。 3．詳細分析了輪軌接觸力的求解方法，包括Kalker線性理論、Vermeulen—Johnson理論、沈氏理論、Kalker簡化理論(FASTSIM)、

3、Zhang-Knothe接觸理論、Polach接觸理論等。在給定工況下，研究了這些理論之間的差別，并對出現(xiàn)差別的原因進行了分析，以找到各自的特點及適用范圍。 4．對半赫茲接觸理論進行了研究。這一方法基于接觸物體的虛擬穿透方法來確定接觸區(qū)域。它是根據(jù)赫茲理論發(fā)展起來的，可用于輪軌非赫茲接觸力的求解。給出了法向力和切向力求解的具體表達式，而不采用迭代的方法，節(jié)省了計算時間。與FASTSIM仿真的結(jié)果比較可知其計算精度并沒有下降。