基于向量有限元的輪軌接觸問題研究.pdf

1、輪軌滾動接觸是一個高度非線性的問題，一直以來都是鐵路系統(tǒng)的研究難題，同時也是輪軌系統(tǒng)問題研究的基礎。本文采用向量式有限元(V-5)求解二維輪軌接觸問題，旨在將該理論引進于輪軌接觸問題的研究，為輪軌滾動接觸問題的解決探索新的途徑。
　　本文首先論述了接觸算法以及向量式有限元的研究現狀。隨后，根據V-5理論推導質點控制方程。利用V-5聯合間隙單元法(V-5-gap)編程求解二維輪軌靜態(tài)接觸問題;采用罰函數法作為滾動接觸算法，編寫嵌入V

2、-5的接觸模塊，用于求解二維輪軌滾動接觸問題。
　　闡述了靜態(tài)接觸模型，研究了間隙單元的彈性模量以及變形量在迭代過程中的變化規(guī)律，得知阻尼因子對靜態(tài)接觸的計算效率有影響。為了驗證模型的正確性，將數值解與ABAQUS計算結果以及Hertz理論解進行對比，發(fā)現三者計算得到的最大法向壓力以及接觸斑寬度比較吻合。
　　建立了滾動接觸模型，其中利用罰函數法進行求解，驗證了模型的正確性，把軸重為10t，滾動速度為160km/h的計算結果