輪軌接觸斑測試及接觸應(yīng)力分析.pdf

1、輪軌關(guān)系是軌道交通系統(tǒng)中的基礎(chǔ)問題之一，其中輪軌接觸問題一直以來都是國內(nèi)外學(xué)者非常重視且從未停止研究的重要問題。伴隨客運(yùn)列車速度的提高和重載貨車的發(fā)展，一直以來困擾著鐵路運(yùn)營的輪軌剝離、磨耗等車輪和軌道表面的損傷疲勞已經(jīng)越發(fā)嚴(yán)重。為了查明其原因并且進(jìn)一步提出措施改進(jìn)，必須對輪軌的接觸應(yīng)力等進(jìn)行仔細(xì)研究分析。這對高速列車安全運(yùn)營、降低運(yùn)輸成本以及發(fā)展等具有重要的意義。本論文主要應(yīng)用有限元計(jì)算方法，在結(jié)合感壓膠片實(shí)測接觸斑驗(yàn)證計(jì)算模型和方法

2、正確性的基礎(chǔ)上，對輪軌接觸特性的影響因素進(jìn)行了分析，所做工作如下。
　　首先，介紹本論文的研究背景及意義，總結(jié)輪軌接觸理論與實(shí)驗(yàn)研究的現(xiàn)狀，明確論文研究目的和研究方法。而后對仿真分析對象輪對的踏面輪廓進(jìn)行實(shí)測得到踏面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，應(yīng)用樣條曲線擬合方法獲得車輪型面輪廓線，再應(yīng)用三維建模軟件和Hypermesh對輪軌接觸部分進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)劃，保證了有限元模型與仿真對象的一致性。
　　通過感壓膠片現(xiàn)場實(shí)測了輪對自重時(shí)輪軌接觸斑的大小，對比

3、有限元仿真輪對重力作用（無外載）下的接觸斑大小，說明了有限元方法和接觸參數(shù)設(shè)置的正確性。在此基礎(chǔ)上研究了車輛運(yùn)行時(shí)不斷變動的輪軌接觸影響參量（如軸重、輪對橫移量、搖頭角、縱向切向力）和相對穩(wěn)定的輪軌接觸影響參量（如實(shí)測的不同運(yùn)行里程時(shí)的車輪型面、車輪直徑、輪軌材料特性、軌底坡）對輪軌接觸斑、接觸應(yīng)力的影響變化規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明:隨著軸重的增加、車輪直徑的減小、軌底坡度的減小(1∶20～1∶40)都會導(dǎo)致輪軌接觸壓強(qiáng)以及內(nèi)部的

4、Mises應(yīng)力、剪應(yīng)力增加;輪對橫移和搖頭角的改變對輪軌幾何型面的匹配有較大的影響，當(dāng)輪對搖頭和橫移運(yùn)動較大時(shí)容易發(fā)生輪緣與鋼軌接觸，狀況最為惡劣;隨著磨耗的增加輪軌型面更加匹配，接觸應(yīng)力有所減少，但當(dāng)車輪磨耗到一定程度后，接觸應(yīng)力便快速上升，這時(shí)要及時(shí)進(jìn)行車輪鏇修;輪軌縱向切向力使最大輪軌接觸應(yīng)力出現(xiàn)的位置不斷向接觸表面移動，對輪軌表面損傷有重要影響;輪軌材料屈服強(qiáng)度的提高，會使接觸應(yīng)力升高，但可以改善輪軌塑性變形的現(xiàn)狀。