基于向量式分析的輪軌滾動接觸模擬.pdf

1、由于輪軌滾動接觸行為涉及接觸問題并伴有連續(xù)體大轉(zhuǎn)動，長期以來一直是鐵路輪軌關(guān)系的研究難題。盡管研究輪軌滾動接觸行為的計算方法很多，但大多數(shù)都難以考慮高速車輪轉(zhuǎn)動帶來的慣性效應(yīng)。因此，研究真實模擬輪軌滾動接觸行為具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
　　 在國家自然科學(xué)基金和973計劃等項目資助下，本文以輪軌接觸研究為主線，以近年發(fā)展的一種新穎的計算力學(xué)方法-向量式分析方法為理論基礎(chǔ)，通過理論推導(dǎo)和編制數(shù)值程序，對輪軌接觸問題進行模

2、擬，尤其研究了考慮慣性力作用下的輪軌滾動接觸力學(xué)行為。
　　 開展的主要工作有：
　　 (1)介紹了向量式分析方法的基本理論及三角形單元的相關(guān)計算公式，與有限單元法進行了比較。表明向量式分析方法可以在考慮慣性力的條件下有效處理連續(xù)體大轉(zhuǎn)動問題，為模擬輪軌滾動接觸提供了理論依據(jù)。
　　 (2)針對目前使用向量式分析方法模擬接觸問題尚無定量驗證的現(xiàn)狀，在模擬靜態(tài)輪軌接觸問題時，將向量式分析、Hertz接觸理論和有限元

3、軟件Ansys的計算結(jié)果(輪軌法向接觸壓力分布、輪軌接觸斑寬度、最大輪軌法向接觸壓力、輪軌Von-Mises等效應(yīng)力)進行比較，驗證了基于向量式分析方法所建立的輪軌接觸模型在模擬靜態(tài)輪軌接觸問題時的準(zhǔn)確性。
　　 (3)在考慮慣性力的條件下，利用本文所提出的速度控制方法，模擬了輪軌滾動接觸行為。計算結(jié)果表明：在相同軸重情況下，與靜態(tài)輪軌接觸行為相比，當(dāng)車輪以一定速度運行時，輪軌最大法向接觸壓力增加，輪軌法向接觸壓力分布出現(xiàn)不對稱