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轮轨接触动力学对车轮非圆化的影响分析
| 论文题名： | 轮轨接触动力学对车轮非圆化的影响分析 |
| 关键词： | 高速列车;轮轨接触;车轮非圆化;磨耗预测;有限元模型 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的快速发展以及高速列车运营速度的不断提高，目前我国已经建成了世界上最大规模以及最高运营速度的高速铁路网。至2015年上半年我国铁路通车里程达到12.3万公里，其中高铁达1.9万公里，占世界高铁总里程的60％以上，居世界第一，基本覆盖了我国50万以上人口的城市。随着列车运营速度的提高，之前一些可以忽略的问题变得突出，高速列车车轮磨耗导致轮对非圆化就是其中之一。轮对磨耗不均匀导致轮对踏面出现不圆化，其外形也随之发生改变，从而导致轮轨接触几何也会发生变化。轮轨接触几何是车辆运行的核心，也是影响轮轨安全运行的关键因素，轮轨接触关几何对高速列车运行品质也具有较大影响。 本文以我国动车组CRH2头车参数为研究对象，采用多体动力学软件UNIVERSAL MECHANISM建立相应的高速列车车辆动力学模型，模型中设置不同速度、轴重以及摩擦系数，在平直轨道上运行12s。计算得到不同速度下的轮轨接触振动特性，结果表明：轮对在运动过程中，轮轨垂向力随时间的变化曲线可以近似为呈周期性变化，周期约为0.1s；最大垂向力为115751.8N，最小为688.4N，分别是轮轨静载荷的1.938倍和0.012倍；轮对冲角的振动周期T=0.05s，最大振动幅值为1.568 mrad；横移的振动周期T=0.95s，振幅为3.3mm。选择某一时刻的位置接触参数作为有限元计算的初始条件，以动车组CRH2型的上LMA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mixedLagrangian-Eulerian方法建立高速列车轮轨滚动接触瞬态模型。通过计算结果分析得到轮对蠕滑以及磨耗的一般规律，结果表明：在轮轨振动行为下，轮轨接触位置与纵横蠕滑力实时变化，轮对横移与轮轨法向力越大，轮轨接触斑内纵横蠕滑力也越大、此时磨耗也越严重，从而导致车轮的非圆化磨耗。轮对踏面磨耗的周期性规律受轮对横移的周期变化和轮轨力周期变化的耦合作用，这也是车轮踏面出现复杂多阶磨耗的根本原因。 |
| 作者： | 王磊 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 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： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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