本文選題：輪軌摩擦 + 溫升　； 參考：《西南交通大學(xué)》2011年碩士論文

【摘要】：隨著鐵路的高速化、重載化,車輪踏面和鋼軌表面的擦傷和剝離破壞越來(lái)越嚴(yán)重。車輪運(yùn)行中的摩擦生熱是引發(fā)磨損破壞的主要因素,所以分析輪軌接觸的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)具有重要意義。主要應(yīng)用大型有限元軟件ANSYS分別建立車輪在鋼軌上滑動(dòng)和滾動(dòng)過(guò)程的有限元模型,在輪軌接觸區(qū)利用接觸單元法來(lái)建立接觸。模型中考慮了車輪和鋼軌接觸間的熱傳導(dǎo),以及自由表面與環(huán)境的熱對(duì)流,假設(shè)摩擦功全部轉(zhuǎn)化為摩擦熱,摩擦熱流平均分配給車輪和鋼軌。通過(guò)直接耦合法求解輪軌間的摩擦生熱,詳細(xì)的分析了接觸區(qū)內(nèi)的瞬時(shí)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、剪應(yīng)力和接觸區(qū)的接觸壓力分布特征,以及最高溫升和應(yīng)力的變化趨勢(shì)。 在純滑動(dòng)工況中,輪軌接觸表面很容易產(chǎn)生瞬時(shí)的高溫：1)材料的非線性影響不可忽略；2)輪軌的熱效應(yīng)影響層很薄,最高溫升和應(yīng)力產(chǎn)生在表面中線靠后處；3)輪軌表面最高應(yīng)力和溫度均隨著軸重、速度及摩擦因數(shù)的增大而增大。 在滾滑工況中,由于溫升較小,計(jì)算中未考慮材料的非線性影響。結(jié)果表明：1)高速列車車輪在低蠕滑率下運(yùn)行時(shí),溫升不高,但也產(chǎn)生了可觀的熱應(yīng)力,由于接觸時(shí)間很短,使得最高溫升產(chǎn)生于遠(yuǎn)離接觸區(qū)的部位；2)車輪滾動(dòng)過(guò)程中承受冷熱交替的載荷,很容易產(chǎn)生破壞；3)最大剪應(yīng)力產(chǎn)生于接觸表面很薄層,在此薄層容易產(chǎn)生剪切破壞；4)隨著軸重、摩擦因數(shù)和蠕滑率的增大輪軌的摩擦熱效應(yīng)越明顯。 本文計(jì)算分析將為探討輪軌擦傷和剝離提供理論參考,對(duì)于揭示熱損傷機(jī)理有很大的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:This paper analyzes the thermal conduction between wheel and rail and the thermal convection between the free surface and the environment , and analyzes the transient temperature field , stress field , shear stress and contact pressure distribution characteristics of the contact zone , and the change trend of the highest temperature rise and stress .

In the pure sliding mode , it is easy to produce instantaneous high temperature : 1 ) the nonlinear influence of the material is not negligible ;
2 ) the thermal effect of the wheel track is very thin , and the highest temperature rise and the stress are generated at the rear part of the surface center line ;
3 ) The highest stress and temperature on the surface of the wheel track increase with the increase of axle load , speed and friction factor .

The results show that : 1 ) When the high - speed train wheel runs at low creep rate , the temperature rise is not high , but also considerable thermal stress is generated , and the contact time is short , so that the highest temperature rise is generated at the part far from the contact area ;
2 ) the alternating load of cold and heat during the rolling process of the wheel can be easily damaged ;
3 ) the maximum shearing stress is generated in a thin layer of the contact surface , and shearing damage can be easily generated in the thin layer ;
4 ) As the axle load , the friction factor and the creep rate increase the friction heat effect of the wheel rail is more obvious .

The calculation and analysis of this paper will provide a theoretical reference for the discussion of wheel - rail friction and peel - off , which is of great significance to reveal the mechanism of thermal damage .
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH117.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 關(guān)瑩,謝素明,兆文忠;踏面制動(dòng)熱—機(jī)耦合過(guò)程的數(shù)值仿真[J];大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào);2003年03期

2 吳磊;溫澤峰;金學(xué)松;;車輪原地打滑時(shí)輪軌接觸界面摩擦溫升分析[J];工程力學(xué);2007年10期

3 李偉;溫澤峰;吳磊;金學(xué)松;;滾滑接觸下鋼軌熱力耦合分析[J];工程力學(xué);2010年08期

4 蘇航,季懷中,張永權(quán),楊才福,劉彤;高速列車車輪鋼摩擦熱致相變的計(jì)算機(jī)模擬[J];金屬學(xué)報(bào);2004年09期

5 吳磊;溫澤峰;金學(xué)松;;車輪全滑動(dòng)輪軌摩擦溫升三維有限元分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2008年03期

6 吳磊;溫澤峰;金學(xué)松;;輪軌摩擦耦合熱彈性有限元分析模型[J];交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào);2007年06期

7 陳光雄,周仲榮,謝友柏;摩擦噪聲研究的現(xiàn)狀和進(jìn)展[J];摩擦學(xué)學(xué)報(bào);2000年06期

8 王文健,劉啟躍;車輪踏面剝離機(jī)理研究[J];機(jī)械;2004年06期

9 李偉;溫澤峰;吳磊;金學(xué)松;;車輪滑動(dòng)時(shí)鋼軌熱機(jī)耦合有限元分析[J];潤(rùn)滑與密封;2009年01期

10 徐建生;王仕仙;盧霞;王馨;;滑動(dòng)摩擦熱-結(jié)構(gòu)耦合的有限元分析[J];潤(rùn)滑與密封;2009年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 趙鑫;基于有限元法的輪軌摩擦熱響應(yīng)分析[D];西南交通大學(xué);2005年

2 張偉;鋼軌滾動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)研究[D];西南交通大學(xué);2005年

3 王彩蕓;鋼軌滾動(dòng)接觸磨損行為研究[D];西南交通大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：1939875