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)體大轉動，長期以來一直是鐵路輪軌關系的研究難題。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動帶來的慣性效應。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用價值。
　　 在國家自然科學基金和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方法-向量式分析方法為理論基礎，通過理論推導和編制數(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。計算結果表明：在相同軸重情況下，與靜態(tài)輪軌接觸行為相比，當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