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原文传递基于超声波的轮轨界面研究

论文题名：	基于超声波的轮轨界面研究
关键词：	摩擦分形;超声波;轮轨界面;非理想边界模型
摘要：	轮轨关系是轨道交通中最基本的研究内容，关系到列车运行的稳定性与安全性。随着铁路客运高速化和货运重载化的发展，研究轮轨界面介质、界面形貌粗糙度和界面接触压力等接触状态对轮轨高品质的作用具有重要的意义。　　当机车车辆运行时，轨道界面状态和车轮相对轨道的位置在不断变化，为了实现对轮轨接触状态的实时监控，本文按照物理学和波动力学，摩擦分形学建立了两固体间的非理想边界模型，利用COMSOL Multiphysic模拟出不同的轮轨接触状态，为实验提供了可行性的指导思路。　　首先，基于W-M函数建立了三种不同的表面形貌模型，设置了符合实际情况的边界条件，利用超声纵波判断出轮轨接触的紧密程度，分为轮轨完美接触、轮轨部分接触和轮轨分离。　　再次，对不同粗糙度的界面进行了研究，结果显示当频率相同时，反射声波幅值随h/λwater的减小而减小；实现了相同接触比例下常见的间隙介质的区分；当介质层为水时，区分相同分形维数下的尺度系数，其最佳超声波频率与分形维数有关，同时得出了介当质层为空气时，不能区分相同分形维数下的尺度系数。　　最后，利用Knothe的测得的轮轨界面形貌，建立了实际的轮轨界面接触模型，并计算出D=1.622，G=6.0144×10-8m，实现了接触压力的监测，发现检测频率随接触压力的增大有频移的趋势，另外，基于声弹性理论得出，模拟时可以忽略接触压力引起超声波声阻抗的增大对声波反射效果的影响；本文还探索了轮轨轮廓在不同比例下的反射声压随频率的分布规律，结果表明当频率大于10MHz时可以简化轮廓模型。
作者：	肖南
专业：	材料工程
导师：	永远
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文