隨著我國高速鐵路的大規(guī)模運營,高速車輪多邊形化問題日益凸顯,成為輪軌關(guān)系領(lǐng)域的研究難題之一,也是目前鐵路界備受關(guān)注而又難以徹底解決的問題。車輪多邊形引起的輪軌沖擊,會造成輪軌系統(tǒng)的損傷和車體的異常振動,產(chǎn)生一系列的高/低頻沖擊噪聲和滾動噪聲,嚴重影響了車輛-軌道系統(tǒng)部件的使用壽命和列車乘坐的舒適度,某些極端情況下甚至?xí)o行車安全造成隱患。本文采用有限元模擬為主的研究方法,開展了車輪多邊形引起的輪軌沖擊力學(xué)響應(yīng)與輪軌系統(tǒng)損傷規(guī)律的研究。主要內(nèi)容與成果包括以下幾個方面:（1）建立了輪軌滾動接觸三維有限元模型,考慮了輪軌動態(tài)接觸的幾何非線性、材料非線性和接觸非線性;將車輪多邊形的幾何不平順轉(zhuǎn)換為輪軌接觸的位移不平順,發(fā)展了一種可描述車輪真實多邊形情況的輪軌動態(tài)接觸有限元模擬方法,為求解多邊形車輪與鋼軌間的滾動接觸問題提供了一種有效的研究手段。（2）基于上述模型和方法,采用有限元動力學(xué)顯式算法,在時域內(nèi)就輪軌間垂向接觸力、接觸壓力、輪軌間應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等對車輪多邊形引起的輪軌間沖擊響應(yīng)進行了分析,比較了周期性和非周期車輪多邊形引起的輪軌沖擊響應(yīng)之間的差異,討論了列車運行速度和周期性車輪多邊形階數(shù)... 

【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)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

列車脫軌事故（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

圖 1-2 車輪多邊形[6] 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從上世紀 90 年代開始，國外學(xué)者就開始對車輪失圓現(xiàn)象進行系統(tǒng)的研究。相應(yīng)工作以瑞典、德國等國家為代表，研究方向主要包括輪軌間的相互動力作用和車化的產(chǎn)生機理等方面。國內(nèi)對車輪非圓化磨耗問題的研究起步較晚，由于近些年運輸現(xiàn)場出現(xiàn)了一系列車輪非圓化現(xiàn)象，國內(nèi)相關(guān)高校、科研院所的學(xué)者們基于際應(yīng)用也開展了包括現(xiàn)場實際測量在內(nèi)的大量基礎(chǔ)研究工作。國內(nèi)外學(xué)者主要基試驗、理論分析和數(shù)值仿真等研究手段，就車輪非圓化引起的輪軌沖擊相關(guān)問題大量研究工作，在車輪非圓化現(xiàn)象的成因、發(fā)展機理、演變規(guī)律以及車輪非圓化和防治等方面做出了積極貢獻。1 車輪非圓化的成因及磨耗機理研究關(guān)于車輪非圓化現(xiàn)象的成因，在上世紀 80 年代， Kaper[12]就荷蘭城際鐵路上出

第 2 章 車輪多邊形化引起的輪軌沖擊力學(xué)響應(yīng)分析基于考慮車輪多邊形的三維輪軌滾動接觸有限元模型，將車輪的幾何不圓順轉(zhuǎn)化軌接觸界面的位移不平順，將其徑向偏差數(shù)據(jù)作為位移激勵條件輸入到輪軌接觸有模型中，借助顯式非線性動力學(xué)分析軟件 LS-DYNA 進行了仿真分析，比較了周期非周期性多邊形引起的輪軌沖擊響應(yīng)之間的差異，討論了車速、周期性車輪多邊形等關(guān)鍵參數(shù)對輪軌沖擊力學(xué)響應(yīng)的影響規(guī)律。.1 車輪多邊形激擾的數(shù)學(xué)模型多邊形車輪的真實幾何形狀很難在有限元模型中直接反映出來。為研究車輪多邊起的輪軌沖擊動態(tài)響應(yīng)，解決方法是將車輪沿踏面方向的幾何不圓順轉(zhuǎn)化為輪軌接面的位移不平順，將其作為激擾輸入到車輪-軌道耦合系統(tǒng)中[54]。圖 2-1 是多邊形車面沿著圓周方向的幾何輪廓示意圖。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高速列車車輪多邊形磨耗對輪軌力和轉(zhuǎn)向架振動行為的影響[J]. 吳越,韓健,劉佳,梁樹林,金學(xué)松.  機械工程學(xué)報. 2018(04)
[2]車輪非圓化磨耗問題研究進展[J]. 金學(xué)松,吳越,梁樹林,溫澤峰.  西南交通大學(xué)學(xué)報. 2018(01)
[3]車輪多邊形對車輛振動及輪軌力的影響[J]. 宋志坤,岳仁法,胡曉依,李響.  北京交通大學(xué)學(xué)報. 2017(06)
[4]高速動車組車輪多邊形影響因素及抑制措施研究[J]. 宋春元,沈文林,李曉峰,崔利通.  中國鐵路. 2017(11)
[5]高速列車車輪多邊形磨耗對輪軌垂向力的影響[J]. 尹振坤,吳越,韓健.  鐵道學(xué)報. 2017(10)
[6]CRTS Ⅲ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的多尺度有限元模型[J]. 王宇航,王繼軍.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報. 2015(03)
[7]車輪踏面硌傷處的瞬態(tài)滾動接觸應(yīng)力分析[J]. 安博洋,趙鑫,劉超,溫澤峰,金學(xué)松.  潤滑與密封. 2014(12)
[8]鐵路D1車輪鋼的疲勞可靠性壽命與強度的試驗及表征[J]. 王強,趙永翔,王歡.  機械工程學(xué)報. 2014(14)
[9]基于仿真的鐵路車輪不圓度安全限值研究[J]. 王志臣,宋穎,杜彥良.  石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(02)
[10]車輪踏面擦傷識別方法[J]. 李奕璠,林建輝,劉建新,王開云,陳雙喜.  振動與沖擊. 2013(22)

博士論文
[1]典型動車組拖車輪對的疲勞可靠性分析[D]. 梁紅琴.西南交通大學(xué) 2014
[2]高速車輪失圓對輪軌動力作用的影響及其監(jiān)測方法研究[D]. 宋穎.北京交通大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于顯式有限元法的高速車輪多邊形動態(tài)響應(yīng)分析[D]. 寇峻瑜.西南交通大學(xué) 2018
[2]基于Cowper-Symonds本構(gòu)關(guān)系的輪軌滾動接觸行為有限元分析[D]. 馬驍騏.西南交通大學(xué) 2018
[3]鐵道車輪扁疤引起的輪軌沖擊力學(xué)響應(yīng)與損傷規(guī)律分析[D]. 韓亮亮.西南交通大學(xué) 2018
[4]動車組車輪輪輞疲勞壽命及可靠性靈敏度分析[D]. 張廷秀.浙江理工大學(xué) 2015
[5]鐵路車輪非圓化對車輛—軌道系統(tǒng)動力學(xué)行為的影響[D]. 劉逍遠.西南交通大學(xué) 2012
[6]高速列車車輪的疲勞可靠性靈敏度分析及可靠性穩(wěn)健設(shè)計[D]. 盧昊.東北大學(xué) 2009



本文編號：3353118