基于向量式分析的輪軌滾動(dòng)接觸模擬.pdf

1、由于輪軌滾動(dòng)接觸行為涉及接觸問題并伴有連續(xù)體大轉(zhuǎn)動(dòng)，長(zhǎng)期以來(lái)一直是鐵路輪軌關(guān)系的研究難題。盡管研究輪軌滾動(dòng)接觸行為的計(jì)算方法很多，但大多數(shù)都難以考慮高速車輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)的慣性效應(yīng)。因此，研究真實(shí)模擬輪軌滾動(dòng)接觸行為具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 在國(guó)家自然科學(xué)基金和973計(jì)劃等項(xiàng)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(jì)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(duì)輪軌接觸問題進(jìn)行模

2、擬，尤其研究了考慮慣性力作用下的輪軌滾動(dòng)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(jì)算公式，與有限單元法進(jìn)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(dòng)問題，為模擬輪軌滾動(dòng)接觸提供了理論依據(jù)。
　　 (2)針對(duì)目前使用向量式分析方法模擬接觸問題尚無(wú)定量驗(yàn)證的現(xiàn)狀，在模擬靜態(tài)輪軌接觸問題時(shí)，將向量式分析、Hertz接觸理論和有限元

3、軟件Ansys的計(jì)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(jìn)行比較，驗(yàn)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(shí)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(dòng)接觸行為。計(jì)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(yùn)行時(shí)，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(duì)稱