輪軌熱接觸耦合問題的有限元分析.pdf

1、車輪踏面的擦傷和剝離是機(jī)車車輛運(yùn)行過程中常常會(huì)遇到的問題。車輪和鋼軌之間滑動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦熱是引發(fā)輪軌擦傷的主要因素。踏面制動(dòng)車輪溫升會(huì)達(dá)到很高的溫度，車輪與鋼軌瞬態(tài)接觸過程中由于存在較高的溫差，就會(huì)對(duì)輪軌應(yīng)力大小以及分布區(qū)域產(chǎn)生影響。探索輪軌接觸溫升和熱應(yīng)力規(guī)律對(duì)研究車輪和鋼軌的熱損傷和剝離具有很大的意義。
　　 本文建立了輪軌三維熱接觸耦合有限元模型，分別是錐型、磨耗型踏面機(jī)車車輪和LM型車輛車輪分別在60 kg/m鋼軌上滑行

2、，磨耗型踏面機(jī)車車輪滾動(dòng)過程中的有限元模型。主要利用大型有限元軟件MARC進(jìn)行熱接觸耦合計(jì)算?？紤]材料非線性、軸重、速度和摩擦系數(shù)的變化情況對(duì)車輪和鋼軌的溫度和應(yīng)力分布的影響，比較了純機(jī)械載荷作用下和熱載荷作用下應(yīng)力分布的差異。
　　 通過對(duì)輪軌擦傷問題的分析，得出錐型踏面機(jī)車車輪滑行時(shí)溫度和應(yīng)力都高于磨耗型踏面機(jī)車車輪，這說明錐型踏面機(jī)車車輪對(duì)車輪和鋼軌的熱損傷比磨耗型踏面機(jī)車車輪要大；機(jī)車車輪滑行時(shí)對(duì)車輪和鋼軌的熱損傷比車輛

3、車輪要大。材料非線性對(duì)于在計(jì)算輪軌熱接觸耦合過程中的影響不可忽略；輪軌的應(yīng)力和溫度都隨著軸重和速度的增大而升高。車輪最大應(yīng)力區(qū)域與實(shí)際擦傷區(qū)域形狀相似，范圍略小。
　　 針對(duì)車輪滾動(dòng)過程中輪軌剝離問題的瞬態(tài)分析，得出隨著制動(dòng)力矩的增大，車輪和鋼軌的最大應(yīng)力都升高；隨著軸重的增大、踏面溫度的升高和表面硬化層的出現(xiàn)都會(huì)使輪軌的最大應(yīng)力逐漸增大；車輪的最大應(yīng)力分布區(qū)域集中在車輪表面0～3mm左右，這與實(shí)際裂紋區(qū)域相吻合；接觸力對(duì)輪軌應(yīng)