考虑热力耦合的轨道车辆车轮建模与仿真

作     者：文永蓬 徐小峻 尚慧琳 李琼 WEN Yong-peng XU Xiao-jun SHANG Hui-lin LI Qiong

作者机构：上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 上海应用技术大学机械工程学院上海201418 

出 版 物：《交通运输工程学报》 (Journal of Traffic and Transportation Engineering)

年 卷 期：2016年第16卷第5期

页      面：30-41页

核心收录：

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11472176) 上海市自然科学基金项目(15ZR1419200) 上海市研究生教育创新计划学位点引导布局与建设培育项目(13sc002) 

主　　题：轨道车辆 车轮 热力耦合 结构场 温度场 磨耗 

摘      要：以城市轨道车辆车轮为研究对象,建立了S型辐板轨道车辆车轮模型,利用有限元方法研究了不同磨耗情况下车轮结构应力和热应力的变化特点,分析了结构场和温度场的耦合作用对车轮应力特性的影响,获得了热力耦合作用下的车轮结构应力和热应力的耦合规律。仿真结果表明：随着车轮踏面的磨耗,其结构应力、热应力与耦合应力均呈非线性变化,在车轮直径为800～840mm的磨损区间,耦合应力较稳定,当磨损到直径小于800mm之后,其耦合应力增长较快,特别是磨耗到770mm时,耦合应力骤升,磨耗到限时耦合应力达到179.5 MPa;车轮的耦合应力是复杂的三维空间力系的叠加,在耦合应力分布上,车轮辐板处耦合应力最大点位置发生漂移现象,制动结束时的车轮辐板处耦合应力最大,大于结构应力最大值与热应力最大值,因此,耦合应力在车轮应力中占主导作用,在车轮的结构设计时,建议考虑结构应力和热应力的耦合作用,把耦合应力作为车轮疲劳强度的评价指标。