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基于有限元法的高速列车车轮磨耗分析
| 论文题名： | 基于有限元法的高速列车车轮磨耗分析 |
| 关键词： | 高速列车;车轮磨耗;有限元法;轮轨关系;混运模式 |
| 摘要： | 从我国国情实际出发，发展高速铁路是必然选择，然而列车运营速度迅速提升，其运行安全性以及运行的经济性都受到社会各界的普遍关注。在经济性问题中轮轨的磨耗问题一直存在于铁路行业中，且在当前高速铁路中这一问题显得尤为严重。列车的运行速度提高了，则相应的牵引和制动要求也提升，同时轮轨间的相互作用也相应的加剧，从而使得轮轨间磨耗加剧。车轮快速磨耗使车轮的服役周期大大缩短，加大了了铁路的运输成本，影响列车运行的经济性。 经典的轮轨蠕滑理论虽然能计算接触面间相互作用但却受到了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，无法准确模拟现实条件下的轮轨关系。而采用有限元理论求解轮轨滚动接触的法向和切向问题突破了传统限制，这为准确计算轮轨间的相互作用力从而准确计算出轮轨间的磨耗提供了必要条件。 本文参照我国CRH2拖车参数采用动力学软件ADAMS/Rail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。通过动力学仿真计算轮轨接触位置以及悬挂系统作用于轮对轴箱上的力。将计算结果导入由ABAQUS建立的基于mixed Lagrangian/Eulerian法的轮轨稳态滚动接触有限元模型中，从而计算出接触斑内的滑动速度、蠕滑力/率、切应力和接触面积；通过子程序接口UMESHMOTION写入车轮磨耗模型，从而计算出车轮在不同参数下的磨耗情况。结果表明：对高速列车轴重的小范围增大对磨耗影响较小，而车轮的蠕滑状态和摩擦系数的改变会对磨耗产生较大的影响，应该加以重视。 客货混运模式普遍存在于既有线上，轮轨间的相互作用在两种运行模式下是不同的，由此产生的磨耗问题值得深入研究。本文以实测既有线客货车车轮型面和打磨前后钢轨型面为对象，分析不同匹配下的轮轨磨耗情况，结果表明：相同里程后货车车轮踏面磨耗大于客车，磨耗会使得车轮的牵引力下降，但是钢轨的打磨会有效降低车轮的磨耗速度。 |
| 作者： | 黄碧坤 |
| 专业： | 机械工程 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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