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基于向量有限元的轮轨接触问题研究
| 论文题名： | 基于向量有限元的轮轨接触问题研究 |
| 关键词： | 轮轨接触;向量式有限元;间隙单元法;罚函数法 |
| 摘要： | 轮轨滚动接触是一个高度非线性的问题，一直以来都是铁路系统的研究难题，同时也是轮轨系统问题研究的基础。本文采用向量式有限元(V-5)求解二维轮轨接触问题，旨在将该理论引进于轮轨接触问题的研究，为轮轨滚动接触问题的解决探索新的途径。 本文首先论述了接触算法以及向量式有限元的研究现状。随后，根据V-5理论推导质点控制方程。利用V-5联合间隙单元法(V-5-gap)编程求解二维轮轨静态接触问题;采用罚函数法作为滚动接触算法，编写嵌入V-5的接触模块，用于求解二维轮轨滚动接触问题。 阐述了静态接触模型，研究了间隙单元的弹性模量以及变形量在迭代过程中的变化规律，得知阻尼因子对静态接触的计算效率有影响。为了验证模型的正确性，将数值解与ABAQUS计算结果以及Hertz理论解进行对比，发现三者计算得到的最大法向压力以及接触斑宽度比较吻合。 建立了滚动接触模型，其中利用罚函数法进行求解，验证了模型的正确性，把轴重为10t，滚动速度为160km/h的计算结果与Hertz理论解进行对比;发现滚动接触压力分布与Hertz法向压力分布吻合较好。然后分析了速度对滚动接触的影响，随着车轮滚动速度的增加，轮轨Von-Mises等效应力有缓慢增大的趋势;接触区前沿接触压力有微量增大，接触区后端接触压力有微弱减小，并讨论了产生该现象的原因。同时，随着轴重的增加，最大接触压力以及接触斑宽度都有一定增加。 |
| 作者： | 钟俊杰 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 金学松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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