基于有限元法的多邊形磨耗車(chē)輪曲線(xiàn)段高速滾動(dòng)接觸行為研究
發(fā)布時(shí)間:2021-04-19 20:05
高階車(chē)輪多邊形磨耗是一種廣泛存在于高速列車(chē)的車(chē)輪損傷。車(chē)輪多邊形發(fā)生后,會(huì)顯著增大輪軌相互作用力,引發(fā)強(qiáng)烈的輪軌振動(dòng)與噪聲。振動(dòng)在車(chē)輛—軌道系統(tǒng)內(nèi)的傳遞會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致某些重要部件的疲勞損傷和失效。此外,高速列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)的輪軌相互作用較直線(xiàn)段更為復(fù)雜和激烈,縱、橫向和自旋蠕滑率均比同條件下直線(xiàn)工況更大。因此,深入分析多邊形磨耗車(chē)輪高速通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)的輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸行為,對(duì)理解車(chē)輪多邊形的形成機(jī)理具有重要意義。鑒于此,本文建立了車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和可考慮車(chē)輪多邊形的全輪對(duì)曲線(xiàn)段三維輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸有限元模型,以研究車(chē)輪多邊形磨耗對(duì)曲線(xiàn)通過(guò)時(shí)高頻/瞬態(tài)滾動(dòng)接觸行為的影響。第一章首先闡述了車(chē)輪多邊形磨耗、曲線(xiàn)通過(guò)及輪軌滾動(dòng)接觸的工程背景和研究現(xiàn)狀。相比于動(dòng)力學(xué)模型,有限元模型更適于輪軌接觸分析,并指出利用有限元模型研究曲線(xiàn)段和車(chē)輪多邊形磨耗處輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸行為的必要性。第二章介紹了我國(guó)某型高速列車(chē)車(chē)輪多邊形磨耗的典型案例及相應(yīng)跟蹤測(cè)試過(guò)程。該車(chē)輪多邊形為2224階,最大徑跳值為0.506 mm;诖罅慷噙呅文ズ能(chē)輪的實(shí)測(cè)結(jié)果,將兩種典型車(chē)輪多邊形引入仿真計(jì)算,即實(shí)測(cè)的車(chē)...
【文章來(lái)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(yè)數(shù)】:92 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 車(chē)輪多邊形磨耗研究現(xiàn)狀
1.2.2 車(chē)輛曲線(xiàn)通過(guò)研究現(xiàn)狀
1.2.3 輪軌滾動(dòng)接觸研究現(xiàn)狀
1.3 本文的主要工作
第2章 車(chē)輪多邊形磨耗測(cè)試及分析
2.1 車(chē)輪多邊形測(cè)試及分析方法
2.2 車(chē)輪多邊形跟蹤測(cè)試結(jié)果
2.2.1 鏇前車(chē)輪多邊形結(jié)果
2.2.2 鏇后三萬(wàn)公里測(cè)試結(jié)果
2.2.3 不同輪位測(cè)試結(jié)果對(duì)比
2.3 本章小結(jié)
第3章 全輪對(duì)曲線(xiàn)段三維輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸有限元模型
3.1 模型概述
3.2 車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型
3.3 全輪對(duì)曲線(xiàn)段三維瞬態(tài)滾動(dòng)接觸模型
3.3.1 模型介紹
3.3.2 典型數(shù)值模擬過(guò)程的實(shí)現(xiàn)
3.3.3 模型參數(shù)的定義與施加
3.3.4 關(guān)鍵曲線(xiàn)通過(guò)參數(shù)的設(shè)置
3.4 曲線(xiàn)段高速輪軌瞬態(tài)接觸行為分析
3.4.1 輪軌接觸力
3.4.2 接觸斑內(nèi)黏滑及應(yīng)力分布
3.4.3 微滑及摩擦功分布
3.5 本章小結(jié)
第4章 無(wú)多邊形磨耗輪對(duì)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)輪軌瞬態(tài)接觸分析
4.1 曲線(xiàn)半徑的影響
4.2 運(yùn)行速度的影響
4.3 輪對(duì)橫移的影響
4.4 牽引系數(shù)的影響
4.5 摩擦系數(shù)的影響
4.6 本章小結(jié)
第5章 多邊形磨耗輪對(duì)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)輪軌瞬態(tài)接觸分析
5.1 車(chē)輪多邊形幾何的模擬方法
5.2 典型車(chē)輪多邊形處的瞬態(tài)接觸分析
5.2.1 諧波多邊形處的分析
5.2.2 實(shí)測(cè)多邊形處的分析
5.3 車(chē)輪多邊形幾何的影響
5.3.1 多邊形波深的影響
5.3.2 多邊形階次的影響
5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參加的科研項(xiàng)目
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]高速鐵路輪軌磨損特征、機(jī)理、影響和對(duì)策——車(chē)輪踏面橫向磨耗[J]. 金學(xué)松,趙國(guó)堂,梁樹(shù)林,陶功權(quán),崔大賓,溫澤峰. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[2]高速列車(chē)車(chē)輪多邊形磨耗對(duì)輪軌力和轉(zhuǎn)向架振動(dòng)行為的影響[J]. 吳越,韓健,劉佳,梁樹(shù)林,金學(xué)松. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]基于彈性模型的高速列車(chē)曲線(xiàn)通過(guò)時(shí)輪軌接觸特性研究[J]. 楊光,任尊松. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[4]車(chē)輪非圓化磨耗問(wèn)題研究進(jìn)展[J]. 金學(xué)松,吳越,梁樹(shù)林,溫澤峰. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[5]高速動(dòng)車(chē)組車(chē)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(guó)鐵路. 2017(11)
[6]單側(cè)鋼軌波磨對(duì)兩側(cè)輪軌瞬態(tài)響應(yīng)的影響分析[J]. 劉超,趙鑫,趙小罡,寇峻瑜,溫澤峰. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(22)
[7]高速列車(chē)車(chē)輪踏面非圓磨耗機(jī)理[J]. 陳光雄,崔曉璐,王科. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(02)
[8]非線(xiàn)性穩(wěn)態(tài)曲線(xiàn)通過(guò)時(shí)輪軌滾動(dòng)接觸的數(shù)值求解方法[J]. 宋華,楊建,張?jiān)?宋林邦,李偉. 中國(guó)鐵道科學(xué). 2015(05)
[9]車(chē)輪不圓順動(dòng)態(tài)檢測(cè)的時(shí)頻特征圈內(nèi)定位比較法[J]. 丁建明,林建輝,易彩,伊燕利,黃晨光. 振動(dòng)與沖擊. 2013(19)
[10]高速車(chē)輪非圓化現(xiàn)象及其對(duì)輪軌行為的影響[J]. 崔大賓,梁樹(shù)林,宋春元,鄧永果,杜星,溫澤峰. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(18)
博士論文
[1]提速和高速鐵路曲線(xiàn)軌道輪軌動(dòng)態(tài)相互作用性能匹配研究[D]. 王開(kāi)云.西南交通大學(xué) 2013
[2]輪軌滾動(dòng)接觸彈塑性分析及疲勞損傷研究[D]. 肖乾.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 2012
碩士論文
[1]地鐵小半徑曲線(xiàn)段鋼軌傷損機(jī)理有限元分析[D]. 王晨陽(yáng).西南交通大學(xué) 2018
[2]基于顯式有限元法的高速車(chē)輪多邊形動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析[D]. 寇峻瑜.西南交通大學(xué) 2018
[3]車(chē)輛曲線(xiàn)通過(guò)時(shí)輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸行為分析[D]. 劉超.西南交通大學(xué) 2016
[4]高速列車(chē)車(chē)輪多邊形問(wèn)題研究[D]. 陳偉.西南交通大學(xué) 2014
[5]不同踏面及輪徑差對(duì)高速動(dòng)車(chē)組曲線(xiàn)通過(guò)性能的影響[D]. 谷學(xué)思.北京交通大學(xué) 2011
[6]重載鐵路曲線(xiàn)段磨耗狀態(tài)下輪軌相互作用分析[D]. 侯傳倫.西南交通大學(xué) 2009
本文編號(hào):3148220
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【文章頁(yè)數(shù)】:92 頁(yè)
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【文章目錄】:
摘要
abstract
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 車(chē)輪多邊形磨耗研究現(xiàn)狀
1.2.2 車(chē)輛曲線(xiàn)通過(guò)研究現(xiàn)狀
1.2.3 輪軌滾動(dòng)接觸研究現(xiàn)狀
1.3 本文的主要工作
第2章 車(chē)輪多邊形磨耗測(cè)試及分析
2.1 車(chē)輪多邊形測(cè)試及分析方法
2.2 車(chē)輪多邊形跟蹤測(cè)試結(jié)果
2.2.1 鏇前車(chē)輪多邊形結(jié)果
2.2.2 鏇后三萬(wàn)公里測(cè)試結(jié)果
2.2.3 不同輪位測(cè)試結(jié)果對(duì)比
2.3 本章小結(jié)
第3章 全輪對(duì)曲線(xiàn)段三維輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸有限元模型
3.1 模型概述
3.2 車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型
3.3 全輪對(duì)曲線(xiàn)段三維瞬態(tài)滾動(dòng)接觸模型
3.3.1 模型介紹
3.3.2 典型數(shù)值模擬過(guò)程的實(shí)現(xiàn)
3.3.3 模型參數(shù)的定義與施加
3.3.4 關(guān)鍵曲線(xiàn)通過(guò)參數(shù)的設(shè)置
3.4 曲線(xiàn)段高速輪軌瞬態(tài)接觸行為分析
3.4.1 輪軌接觸力
3.4.2 接觸斑內(nèi)黏滑及應(yīng)力分布
3.4.3 微滑及摩擦功分布
3.5 本章小結(jié)
第4章 無(wú)多邊形磨耗輪對(duì)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)輪軌瞬態(tài)接觸分析
4.1 曲線(xiàn)半徑的影響
4.2 運(yùn)行速度的影響
4.3 輪對(duì)橫移的影響
4.4 牽引系數(shù)的影響
4.5 摩擦系數(shù)的影響
4.6 本章小結(jié)
第5章 多邊形磨耗輪對(duì)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)輪軌瞬態(tài)接觸分析
5.1 車(chē)輪多邊形幾何的模擬方法
5.2 典型車(chē)輪多邊形處的瞬態(tài)接觸分析
5.2.1 諧波多邊形處的分析
5.2.2 實(shí)測(cè)多邊形處的分析
5.3 車(chē)輪多邊形幾何的影響
5.3.1 多邊形波深的影響
5.3.2 多邊形階次的影響
5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參加的科研項(xiàng)目
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]高速鐵路輪軌磨損特征、機(jī)理、影響和對(duì)策——車(chē)輪踏面橫向磨耗[J]. 金學(xué)松,趙國(guó)堂,梁樹(shù)林,陶功權(quán),崔大賓,溫澤峰. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[2]高速列車(chē)車(chē)輪多邊形磨耗對(duì)輪軌力和轉(zhuǎn)向架振動(dòng)行為的影響[J]. 吳越,韓健,劉佳,梁樹(shù)林,金學(xué)松. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]基于彈性模型的高速列車(chē)曲線(xiàn)通過(guò)時(shí)輪軌接觸特性研究[J]. 楊光,任尊松. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[4]車(chē)輪非圓化磨耗問(wèn)題研究進(jìn)展[J]. 金學(xué)松,吳越,梁樹(shù)林,溫澤峰. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[5]高速動(dòng)車(chē)組車(chē)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(guó)鐵路. 2017(11)
[6]單側(cè)鋼軌波磨對(duì)兩側(cè)輪軌瞬態(tài)響應(yīng)的影響分析[J]. 劉超,趙鑫,趙小罡,寇峻瑜,溫澤峰. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(22)
[7]高速列車(chē)車(chē)輪踏面非圓磨耗機(jī)理[J]. 陳光雄,崔曉璐,王科. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(02)
[8]非線(xiàn)性穩(wěn)態(tài)曲線(xiàn)通過(guò)時(shí)輪軌滾動(dòng)接觸的數(shù)值求解方法[J]. 宋華,楊建,張?jiān)?宋林邦,李偉. 中國(guó)鐵道科學(xué). 2015(05)
[9]車(chē)輪不圓順動(dòng)態(tài)檢測(cè)的時(shí)頻特征圈內(nèi)定位比較法[J]. 丁建明,林建輝,易彩,伊燕利,黃晨光. 振動(dòng)與沖擊. 2013(19)
[10]高速車(chē)輪非圓化現(xiàn)象及其對(duì)輪軌行為的影響[J]. 崔大賓,梁樹(shù)林,宋春元,鄧永果,杜星,溫澤峰. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(18)
博士論文
[1]提速和高速鐵路曲線(xiàn)軌道輪軌動(dòng)態(tài)相互作用性能匹配研究[D]. 王開(kāi)云.西南交通大學(xué) 2013
[2]輪軌滾動(dòng)接觸彈塑性分析及疲勞損傷研究[D]. 肖乾.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 2012
碩士論文
[1]地鐵小半徑曲線(xiàn)段鋼軌傷損機(jī)理有限元分析[D]. 王晨陽(yáng).西南交通大學(xué) 2018
[2]基于顯式有限元法的高速車(chē)輪多邊形動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析[D]. 寇峻瑜.西南交通大學(xué) 2018
[3]車(chē)輛曲線(xiàn)通過(guò)時(shí)輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸行為分析[D]. 劉超.西南交通大學(xué) 2016
[4]高速列車(chē)車(chē)輪多邊形問(wèn)題研究[D]. 陳偉.西南交通大學(xué) 2014
[5]不同踏面及輪徑差對(duì)高速動(dòng)車(chē)組曲線(xiàn)通過(guò)性能的影響[D]. 谷學(xué)思.北京交通大學(xué) 2011
[6]重載鐵路曲線(xiàn)段磨耗狀態(tài)下輪軌相互作用分析[D]. 侯傳倫.西南交通大學(xué) 2009
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