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原文传递轮轨接触模型和车轮磨耗分析

论文题名：	轮轨接触模型和车轮磨耗分析
关键词：	轮轨接触模型;车轮磨耗;半赫兹接触;耦合动力学;接触力学
摘要：	到目前为止，能够可靠地预测车轮磨耗的数值仿真方法还比较少。但随着计算机计算能力的提高和车辆-轨道耦合动力学、轮轨接触力学及摩擦学等学科的发展，使运用数值方法对轮轨磨耗进行预测成为可能。本文研究的主要目的是给出一种数值仿真方案，使之能对车轮型面磨耗趋势进行数值仿真。这一仿真方案对车轮的维护、轮轨系统的参数优化以及发现并解决问题是很有用的。具体地说，还可用于估算车轮切削周期、优化轮轨型面、优化车辆走行部的悬挂参数及识别对车辆动力学响应有不利影响的型面变化等。本论文的主要内容包括： 1．回顾了国内外关于车轮磨耗问题的研究现状，介绍了研究车轮磨耗问题的思路和仿真方法。 2．讨论了在SIMPACK中进行车辆动力学建模的处理方法及可得到的与计算车轮磨耗量有关参数，为后续的轮轨接触力的求解作准备。 3．详细分析了轮轨接触力的求解方法，包括Kalker线性理论、Vermeulen—Johnson理论、沈氏理论、Kalker简化理论(FASTSIM)、Zhang-Knothe接触理论、Polach接触理论等。在给定工况下，研究了这些理论之间的差别，并对出现差别的原因进行了分析，以找到各自的特点及适用范围。 4．对半赫兹接触理论进行了研究。这一方法基于接触物体的虚拟穿透方法来确定接触区域。它是根据赫兹理论发展起来的，可用于轮轨非赫兹接触力的求解。给出了法向力和切向力求解的具体表达式，而不采用迭代的方法，节省了计算时间。与FASTSIM仿真的结果比较可知其计算精度并没有下降。 5．对几种磨耗模型进行了研究，分析了这些磨耗模型的特点。 6．给出了车轮旋转一周接触区域内磨耗量的分布情况。把车辆动力学、轮轨接触力学和磨耗模型结合来模拟车辆运行几万公里后的车轮型面磨耗，并试图探寻减少车轮磨耗的措施。
作者：	王伟
专业：	载运工具运用工程
导师：	曾京
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文