精確預(yù)測高頻動(dòng)力作用下的輪軌相互作用和瞬態(tài)滾滑行為一直是輪軌關(guān)系研究的基礎(chǔ)也是該研究領(lǐng)域的難題之一。針對輪軌高頻動(dòng)力作用問題,傳統(tǒng)上多采用動(dòng)力學(xué)方法,該方法計(jì)算時(shí)間成本低但在高頻動(dòng)力條件下的計(jì)算精度不足。近年來,雖然基于顯式有限元方法的高速輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸有限元模型已逐漸成熟,可適用于輪軌高頻動(dòng)力作用的計(jì)算,但計(jì)算成本過高,很難應(yīng)用于大批量或?qū)崟r(shí)分析。本論文建立了基于顯式有限元的三維高速輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸有限元模型和基于多體動(dòng)力學(xué)的車輪—軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型和車輛動(dòng)力學(xué)模型,詳細(xì)對比了三種模型在典型短波波磨激勵(lì)下的動(dòng)態(tài)法向接觸力預(yù)測結(jié)果,提出了適用于車輪—軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型的法向接觸修正模型,在保持計(jì)算成本不變的前提下,提高其高頻法向接觸力預(yù)測精度。第一章首先綜述了國內(nèi)外輪軌滾動(dòng)接觸理論的發(fā)展現(xiàn)狀,詳細(xì)介紹了輪軌接觸模型的最新研究進(jìn)展,闡述了動(dòng)力學(xué)模型與瞬態(tài)滾動(dòng)接觸有限元模型在分析輪軌滾動(dòng)接觸方面的優(yōu)缺點(diǎn),闡明了改進(jìn)車輛—軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型中法向接觸模型的必要性。第二章詳細(xì)介紹了本論文所建立的三個(gè)分析模型,具體包括基于顯式有限元的三維高速輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸模型和基于多體動(dòng)力學(xué)的車輪—軌道耦合... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

幾種常見輪軌損傷[9]

本部分工作也著重說明了三種模型在接觸建模方面的差異。（3）針對 Hertz 接觸工況，詳細(xì)對比了典型鋼軌短波波磨（波長 20~140 mm、 0.01~0.20 mm）激勵(lì)和 150~500 km/h 速度條件下三維高速輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸有限型、車輪—軌道耦合動(dòng)力學(xué)和車輛動(dòng)力學(xué)模型的高頻接觸力預(yù)測結(jié)果，分析了兩力學(xué)模型預(yù)測的接觸力相比瞬態(tài)滾動(dòng)接觸模型的高估量以及不同速度、波磨幾何軌動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。（4）由于在高頻動(dòng)力響應(yīng)中，車輛動(dòng)力學(xué)模型有很大的局限性，對該模型進(jìn)行的意義不大，因此詳細(xì)分析瞬態(tài)滾動(dòng)接觸模型和車輪—軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測觸力幅值與波磨波長、車輪滾動(dòng)速度以及激勵(lì)頻率的關(guān)系，對比兩者的差異，并態(tài)滾動(dòng)接觸模型結(jié)果為基準(zhǔn)，提出了通過修改 Hertz 接觸剛度達(dá)到修正車輪—軌道動(dòng)力學(xué)模型的目的，通過大量工況的計(jì)算，擬合出修正系數(shù)函數(shù)。（5）使用修正后的車輪—軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型重新計(jì)算第四章中的工況，并將果與瞬態(tài)滾動(dòng)接觸模型結(jié)果進(jìn)行對比，分析修正后的車輪—軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型的接觸力幅值的誤差。最后對本文研究成果進(jìn)行總結(jié)并提出展望。

(a) 結(jié)構(gòu)圖 (b) 網(wǎng)格圖圖 2-1 三維瞬態(tài)滾動(dòng)接觸有限元模型表 2-1 有限元模型涉及參數(shù)取值參數(shù)數(shù)值簧上質(zhì)量 Mc(kg) 7390一系懸掛 剛度系數(shù) Kp(MN/m) 0.66阻尼 Cp(kN·s/m)3簧下質(zhì)量 車輪 Mw(kg)610車輪、鋼軌材料 彈性模量 Ew(GPa)205.9密度 ρw(kg/m3)7790泊松比 υw 0.3阻尼常數(shù) βw(s)1.0 ×10-4支撐層 彈性模量 Es(MPa)6密度 ρs(kg/m3)2400泊松比 υs 0.25

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]復(fù)雜環(huán)境狀態(tài)下高速列車脫軌機(jī)理研究[D]. 肖新標(biāo).西南交通大學(xué) 2013
[4]輪軌滾動(dòng)接觸疲勞損傷機(jī)理研究[D]. 郭俊.西南交通大學(xué) 2006
[5]鋼軌波浪形磨損研究[D]. 溫澤峰.西南交通大學(xué) 2006

碩士論文
[1]擦傷對車輪材料磨損及滾動(dòng)接觸疲勞的影響研究[D]. 陳彥佐.西南交通大學(xué) 2018
[2]高速車輪擦傷引起的瞬態(tài)響應(yīng)分析[D]. 安博洋.西南交通大學(xué) 2015
[3]鐵路車輪非圓化對車輛—軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為的影響[D]. 劉逍遠(yuǎn).西南交通大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2916647