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70％低地板有轨电车制动盘热负荷研究
| 论文题名： | 70％低地板有轨电车制动盘热负荷研究 |
| 关键词： | 有轨电车;制动盘;热载荷;温度场;应力场;热疲劳寿命 |
| 摘要： | 低地板有轨电车是一种以电力驱动高容量及安静平稳性能，兼具公交车与铁路列车特性的运输工具，与地铁相比，具有造价低、适应性强以及运量适中的优势。 随着我国城市化进程的不断加快，低地板有轨电车得到了广泛的应用。但车辆在制动过程中工作条件十分恶劣，车辆的频繁制动使得制动盘承受制动热载荷的作用，导致制动盘疲劳寿命的下降从而影响车辆的安全运行。因此，建立低地板有轨电车制动盘三维有限元仿真模型，研究制动盘温度场、应力场的分布情况并预测其疲劳寿命具有十分重要的意义。 本文以70％低地板有轨电车为研究对象，在相关理论知识的基础上，对该车制动系统相关部分进行了简单的介绍，并完成了低地板有轨电车常用制动和紧急制动两种典型工况的制动计算，同时对低地板有轨电车动车与拖车的热分析进行了三类边界条件的计算。 本文首先利用ANSYS有限元仿真软件建立了70％低地板有轨电车动车以及拖车制动盘的三维有限元仿真模型，将计算出的相关热分析边界条件加载到模型中，采用间接耦合法，对常用制动工况下拖车制动盘以及紧急制动工况下动车与拖车制动盘温度场进行了瞬态仿真分析，研究其温度场的分布与变化规律。另外，本文为在ANSYS软件中实现旋转载荷下的制动盘热分析进行了创新研究，提出并推导了“运动加载函数”模型，通过将角速度转化成角度的方式，将加载到制动盘上的热流密度的原有表达式改变为热流密度旋转载荷的表达式，解决了传统方法中为使计算结果收敛，须取很小的时间步长从而大大增加计算量的瓶颈问题，完成了在紧急制动工况下，动车以及拖车制动盘在旋转载荷下的温度场仿真分析。此外，在温度场仿真分析的基础上，将温度场分析结果作为温度载荷施加到制动盘结构模型的节点上，对相应工况下制动盘的热应力场进行了仿真分析，研究其热应力场分布情况与变化规律。最后，应用Manson-Coffin公式计算了低地板有轨电车动车制动盘在紧急制动工况下发生失效时的应力循环次数，完成了对70％低地板有轨电车制动盘热疲劳寿命的预测。 |
| 作者： | 梁玥 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 宋小欣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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