輪軌接觸模型和車(chē)輪磨耗分析.pdf

1、到目前為止，能夠可靠地預(yù)測(cè)車(chē)輪磨耗的數(shù)值仿真方法還比較少。但隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高和車(chē)輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)、輪軌接觸力學(xué)及摩擦學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，使運(yùn)用數(shù)值方法對(duì)輪軌磨耗進(jìn)行預(yù)測(cè)成為可能。本文研究的主要目的是給出一種數(shù)值仿真方案，使之能對(duì)車(chē)輪型面磨耗趨勢(shì)進(jìn)行數(shù)值仿真。這一仿真方案對(duì)車(chē)輪的維護(hù)、輪軌系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化以及發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題是很有用的。具體地說(shuō)，還可用于估算車(chē)輪切削周期、優(yōu)化輪軌型面、優(yōu)化車(chē)輛走行部的懸掛參數(shù)及識(shí)別對(duì)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)響應(yīng)有不利

2、影響的型面變化等。 本論文的主要內(nèi)容包括： 1．回顧了國(guó)內(nèi)外關(guān)于車(chē)輪磨耗問(wèn)題的研究現(xiàn)狀，介紹了研究車(chē)輪磨耗問(wèn)題的思路和仿真方法。 2．討論了在SIMPACK中進(jìn)行車(chē)輛動(dòng)力學(xué)建模的處理方法及可得到的與計(jì)算車(chē)輪磨耗量有關(guān)參數(shù)，為后續(xù)的輪軌接觸力的求解作準(zhǔn)備。 3．詳細(xì)分析了輪軌接觸力的求解方法，包括Kalker線(xiàn)性理論、Vermeulen—Johnson理論、沈氏理論、Kalker簡(jiǎn)化理論(FASTSIM)、

3、Zhang-Knothe接觸理論、Polach接觸理論等。在給定工況下，研究了這些理論之間的差別，并對(duì)出現(xiàn)差別的原因進(jìn)行了分析，以找到各自的特點(diǎn)及適用范圍。 4．對(duì)半赫茲接觸理論進(jìn)行了研究。這一方法基于接觸物體的虛擬穿透方法來(lái)確定接觸區(qū)域。它是根據(jù)赫茲理論發(fā)展起來(lái)的，可用于輪軌非赫茲接觸力的求解。給出了法向力和切向力求解的具體表達(dá)式，而不采用迭代的方法，節(jié)省了計(jì)算時(shí)間。與FASTSIM仿真的結(jié)果比較可知其計(jì)算精度并沒(méi)有下降。