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高速列车谐波磨耗车轮/钢轨滚动接触瞬态动力学分析
| 论文题名： | 高速列车谐波磨耗车轮/钢轨滚动接触瞬态动力学分析 |
| 关键词： | 高速列车;轮轨关系;谐波磨耗;瞬态动力学 |
| 摘要： | 我国随着近十几年对高铁事业的极力发展，已经建成以“四纵四横”为骨干的世界上最大规模以及最高运营速度的高速铁路网，占全球高速铁路运营里程的60％以上，高速列车运营时速已经达到200公里或更高。随着列车运营速度的提高，一些之前可以忽略的问题变得突出，高速列车车轮非圆化磨耗就是其中之一。车轮非圆化磨耗中最常见的称为谐波磨耗，特征为车轮周向踏面磨耗呈现周期性变化。 轮轨关系是影响车辆运行的核心要素，随着车轮发生不圆顺磨耗，其轮对踏面廓型也发生改变，进而恶化轮轨接触关系。经典的轮轨接触蠕滑理论多用于计算接触面间相互作用力，但却受到了Hertz假设的局限，不能用来求解当轮轨发生两点接触和共形接触等问题，且不能实时得出高速列车运营状况下的接触特性，对于车轮谐波激励下产生的钢轨和轨枕空间振动对轮轨接触状况的影响更是无法准确模拟，而且轮轨接触瞬态动力学本身就是动力学问题。高速列车运营中，铁路线路中的钢轨和混凝土地基会在列车车轮的谐波磨耗激励下表达一定的柔体特征并发生空间耦合振动，同时将耦合振动反馈至轮轨滚动接触，进一步恶化接触条件。 本文参照我国CRH2头车参数采用多体动力学软件UNIVERSAL MECHANISM和有限元分析软件ANSYS建立相应的车辆动力学模型，模型包括车体、构架、轮对、轴箱牵引拉杆等，同时在模型中考虑减震器、横向止挡元件的非线性。并基于固定界面模态综合法和车辆_轨道大系统动力学方程，建立双块式无砟轨道简化动力学刚柔耦合模型及中国60轨动力学刚柔耦合模型，并最终建立车辆_轨道大系统空间耦合振动动力学仿真模型。以轮对谐波磨耗为谐波激扰，使用多体动力学法、FASTSIM蠕滑算法和车辆_轨道大系统空间耦合振动模型对轮轨瞬态接触的法向、切向和纵向的轮轨运动接触轨迹，轮轨振动及蠕滑问题进行研究，包过轮轨振动特性、轮轨接触运动特性、轮轨接触蠕滑特性，并分析大系统耦合振动下的机车车辆振动响应、混凝土轨道板振动响应以及轨道振动响应。为准确分析高速列车运营状况下谐波磨耗车轮/钢轨滚动接触瞬态动力学特性提供了必要条件。 |
| 作者： | 程树 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 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： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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