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轮轨滚动接触弹塑性及棘轮效应分析
| 论文题名： | 轮轨滚动接触弹塑性及棘轮效应分析 |
| 关键词： | CRH2型动车组;滚动接触;弹塑性分析;棘轮效应 |
| 摘要： | 近年来我国动车组飞速发展,运营里程不断增加、运营速度逐步提高,这便产生了一系列新的问题和挑战。轮轨接触问题是其中的关键问题之一,它关乎着动车组运营的安全性、舒适性以及经济性。这一问题的有效解决对列车的安全运营和运输成本的降低以及高速列车的发展具有重要的意义。 随着有限元技术的发展与成熟,利用有限元法解决轮轨接触问题变得简便、快捷,并能够得到较为准确的分析结果。车轮在轴载及牵引力矩作用下,轮轨接触分析以弹塑性分析为主。而车轮滚动过程中,轮轨间循环载荷所产生的轮轨渐进塑性变形(即轮轨滚动接触的棘轮效应)是轮轨滚动接触分析中的主要问题。 本文以CRH2型动车组为例,应用非线性有限元软件ABAQUS对轮轨接触弹塑性及棘轮效应进行了分析,主要工作内容如下: (1)建立了过直线工况下轮轨接触有限元模型。对不同轴重、不同横移量、不同摇头角、不同轮轴过盈量、不同牵引力矩、不同摩擦系数对轮轨接触特性的影响进行了分析,并探讨了轮轨接触应力及应变随以上因素的变化规律。 (2)建立了过道岔辙叉区轮轨接触有限元模型,对车轮贴靠护轨工况下的轮轨内部应力、接触应力、接触状态进行了分析。结果表明,辙叉区心轨所受的应力较大,塑性变形严重,容易产生磨损与损伤。 (3)建立轮轨滚动接触有限元模型,利用与ABAQUS无缝集成并考虑棘轮效应的非线性各向同性/随动硬化模型,对循环载荷作用下的轮轨滚动接触特性进行了分析。并根据理论计算结果和现状调研数据对棘轮效应所产生的轮轨损伤进行了初步分析。结果表明:随着车轮滚动次数的增加,钢轨Mises应力逐步减少,残余Mises应力逐步增大,都在滚动10次后稳定。塑性变形的棘轮应变先增大后减小,最终趋近于零,钢轨材料达到棘轮安定状态。 通过以上研究,为CRH2型动车组轮轨接触研究提供了理论依据,并为进一步研究棘轮效应下轮轨损伤问题奠定了理论基础。 |
| 作者： | 车宇翔 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 周新建;肖乾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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