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原文传递 不同工况下的高速轮轨滚动蠕滑特性分析
论文题名: 不同工况下的高速轮轨滚动蠕滑特性分析
关键词: 高速列车;轮轨滚动;蠕滑特性;有限元分析
摘要: 随着我国高速铁路的加快建设,高速列车运营速度的不断提高,中国铁路渐渐进入高速时代,而随着列车速度的提高,列车的运行安全性成为了社会普遍关注的问题。轮轨间蠕滑特性直接影响的列车牵引和制动性能,准确掌握轮轨间的蠕滑特性对于安全行车来说显得十分重要。良好的轮轨蠕滑性能对于减缓轮轨接触疲劳、降低轮轨噪音和避免列车脱轨有非常重要的作用。
  几十年来,轮轨滚动接触理论即轮轨蠕滑理论日趋完善,在分析滚动接触问题方面取得了较大的进展,但它们不能用来解决轮轨滚动接触过程时的两点接触和共形接触等问题,无法准确模拟实际接触条件。而轮轨滚动接触有限元法突破了经典轮轨滚动接触理论的局限性,建立轮轨滚动接触有限元模型真实几何型面、支撑边界条件等,准确分析轮轨滚动接触蠕滑特性,将轮轨滚动接触力学分析带入一个全新的时代。
  本文以CRH2上的LMA踏面轮对和CHN60钢轨为分析对象,通过有限元软件ABAQUS建立大规模有限元模型,采用mixed Lagrangian-Eulerian方法建立了高速列车轮轨滚动接触稳态模型,其中车轮的空间网格用Eulerian方式描述,钢轨使用Lagrangian方法描述,车轮的网格相对于钢轨网格静止。基于此模型分析时速为200km/h下不同冲角、不同横移、不同摩擦系数、不同轴重以及不同蠕滑对轮轨接触蠕滑特性的影响,讨论了轮轨接触区的纵向蠕滑力/率,横向蠕滑力/率,自旋蠕滑等随以上因素的变化情况。同时,考虑到轮轨实际接触情况下摩擦系数是不断变化的,本文不使用常用的库伦摩擦系数模型,而选择函数型摩擦系数模型,分析了干燥状态时蠕滑牵引工况下的轮轨稳态滚动蠕滑特性。利用ABAQUS/Standard隐式求解器计算轮轨稳态滚动接触问题,将模型数据传递到ABAQUS/Explicit模块,以稳态分析结果为初始条件,分析轮轨接触瞬态问题,探讨了不同摩擦系数以及不同轴重下的轮轨接触区蠕滑力的变化规律。通过以上研究,为高速轮轨滚动接触研究提供了理论依据。
作者: 徐红霞
专业: 机械制造及其自动化
导师: 肖乾
授予学位: 硕士
授予学位单位: 华东交通大学
学位年度: 2014
正文语种: 中文
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