本文選題：輪軌摩擦 + 溫升��； 參考：《西南交通大學》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越嚴重。車輪運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和應力場具有重要意義。主要應用大型有限元軟件ANSYS分別建立車輪在鋼軌上滑動和滾動過程的有限元模型,在輪軌接觸區(qū)利用接觸單元法來建立接觸。模型中考慮了車輪和鋼軌接觸間的熱傳導,以及自由表面與環(huán)境的熱對流,假設摩擦功全部轉化為摩擦熱,摩擦熱流平均分配給車輪和鋼軌。通過直接耦合法求解輪軌間的摩擦生熱,詳細的分析了接觸區(qū)內的瞬時溫度場、應力場、剪應力和接觸區(qū)的接觸壓力分布特征,以及最高溫升和應力的變化趨勢。 在純滑動工況中,輪軌接觸表面很容易產生瞬時的高溫：1)材料的非線性影響不可忽略；2)輪軌的熱效應影響層很薄,最高溫升和應力產生在表面中線靠后處；3)輪軌表面最高應力和溫度均隨著軸重、速度及摩擦因數的增大而增大。 在滾滑工況中,由于溫升較小,計算中未考慮材料的非線性影響。結果表明：1)高速列車車輪在低蠕滑率下運行時,溫升不高,但也產生了可觀的熱應力,由于接觸時間很短,使得最高溫升產生于遠離接觸區(qū)的部位；2)車輪滾動過程中承受冷熱交替的載荷,很容易產生破壞；3)最大剪應力產生于接觸表面很薄層,在此薄層容易產生剪切破壞；4)隨著軸重、摩擦因數和蠕滑率的增大輪軌的摩擦熱效應越明顯。 本文計算分析將為探討輪軌擦傷和剝離提供理論參考,對于揭示熱損傷機理有很大的指導意義。
[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 .
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH117.1

【參考文獻】

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本文編號：1939875