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车轮原地打滑时轮轨接触界面摩擦温升分析

工程力学 2007年第10期24卷 150-155页

作者：吴磊温泽峰金学松西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

简要介绍了轮轨滚滑接触摩擦温升的研究历史和现状。基于有限元法和非稳态传热方程,建立了车轮在钢轨上原地打滑时轮轨摩擦热分析模型,分析车轮打滑速度对钢轨接触斑附近温度场的影响。模型考虑了轮轨与环境间的热辐射和热对流边界条件... 详细信息

简要介绍了轮轨滚滑接触摩擦温升的研究历史和现状。基于有限元法和非稳态传热方程,建立了车轮在钢轨上原地打滑时轮轨摩擦热分析模型,分析车轮打滑速度对钢轨接触斑附近温度场的影响。模型考虑了轮轨与环境间的热辐射和热对流边界条件、轮轨接触区的相互换热以及轮轨材料热物性参数随温度的变化。分析结果显示:车轮原地打滑时,钢轨表面温升率在打滑初期非常高,随后温升率逐渐趋于零;表面温升达到稳定状态后,钢轨表面温升与轮轨接触区相对滑动速度呈线性关系;当车轮打滑转动的角位移相同而其他条件不变时,钢轨表面热影响层厚度基本不随相对滑动速度的大小而变化。

关键词：轮轨接触摩擦温度有限元法热传导钢轨烧伤

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两种轮轨接触应力算法对比分析

工程力学 2013年第8期30卷 229-235页

作者：陶功权李霞温泽峰金学松西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

选择我国高速车轮LMa踏面及其运营磨耗后实测得到的踏面外形与我国标准CN60钢轨匹配,分别采用三维弹性体非Hertz滚动接触理论及其数值程序CONTACT和三维轮轨接触有限元模型,计算了轮轨接触斑面积、接触压力和接触应力等,并对两种算法所... 详细信息

选择我国高速车轮LMa踏面及其运营磨耗后实测得到的踏面外形与我国标准CN60钢轨匹配,分别采用三维弹性体非Hertz滚动接触理论及其数值程序CONTACT和三维轮轨接触有限元模型,计算了轮轨接触斑面积、接触压力和接触应力等,并对两种算法所计算的结果进行了对比分析。计算结果表明:CONTACT程序计算得到的轮轨接触斑面积小于有限元计算结果,但CONTACT计算得到的轮轨间最大接触压力和最大等效应力大于有限元结果,尤其在车轮轮缘贴靠钢轨时两者差异更为明显。而当车轮与钢轨在接触点处的曲率半径远大于接触斑的几何尺寸时,CONTACT和有限元法得到的结果差异较小。车轮磨耗后轮轨接触容易发生多点接触,CONTACT和有限元法计算轮轨多点接触得到的结果相差非常大,CONTACT程序不宜用来解决此类接触问题。

关键词：轮轨接触应力非Hertz滚动接触理论有限元法实测车轮型面多点接触

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滚滑接触下钢轨热力耦合分析

工程力学 2010年第8期27卷 199-204,216页

作者：李伟温泽峰吴磊金学松西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

采用热弹塑性有限元法,对滚滑接触状态下的钢轨进行热力耦合分析,计算钢轨接触区附近的温升和应力/应变,并分析蠕滑率对它们的影响。有限元模型中,考虑材料参数随温度的变化,通过在钢轨表面上移动边界条件来模拟车轮的移动。分析结果表... 详细信息

采用热弹塑性有限元法,对滚滑接触状态下的钢轨进行热力耦合分析,计算钢轨接触区附近的温升和应力/应变,并分析蠕滑率对它们的影响。有限元模型中,考虑材料参数随温度的变化,通过在钢轨表面上移动边界条件来模拟车轮的移动。分析结果表明:热影响区主要在很薄的钢轨表层;钢轨表层温升和热应变均随着蠕滑率的增大而增大。热载荷在钢轨表层产生的周向和轴向残余应力表现为拉应力,其在蠕滑率小时有减小机械载荷产生的残余压应力作用;在蠕滑率较大时热响应对残余应力和残余应变影响明显,且当蠕滑率增大到一定值时,考虑热影响时热力耦合作用下的周向残余应力和轴向残余应力都表现为拉应力,而不考虑热影响时二者表现为压应力,随着蠕滑率的继续增大,考虑热影响时的残余应力和残余应变随之增大。

关键词：轮轨滚滑接触蠕滑率热力耦合温升残余应力/应变有限元法

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轮对运动状态对轮轨滚动接触应力的影响

工程力学 2004年第1期21卷 165-173页

作者：金学松温泽峰张卫华西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

分析计算了锥型踏面轮对沿轨道滚动接触时轮轨接触几何参数和不同运动状态下的轮轨之间的刚性蠕滑率。根据确定的轮轨接触几何参数和轮轨接触界面之间的蠕滑率,利用非Hertz滚动接触理论分析计算了锥型轮对和钢轨滚动接触斑作用力的分布... 详细信息

分析计算了锥型踏面轮对沿轨道滚动接触时轮轨接触几何参数和不同运动状态下的轮轨之间的刚性蠕滑率。根据确定的轮轨接触几何参数和轮轨接触界面之间的蠕滑率,利用非Hertz滚动接触理论分析计算了锥型轮对和钢轨滚动接触斑作用力的分布。再利用弹性力学中Bossinesq-Cerruti力/位移计算公式并借助Gauss数值积分方法,确定了轮轨滚动接触时体内的弹性位移、应变和应力随轮对运动状态变化情况。数据结果为轮轨强度设计提供了重要的参考依据。

关键词：轮轨滚动接触蠕滑率蠕滑力接触斑应力应变数值积分

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非稳态载荷下轮轨滚动接触及其钢轨波磨研究

摩擦学学报 2007年第3期27卷 252-258页

作者：温泽峰金学松西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

利用有限元法,考虑材料反复滚压条件下棘轮效应和局部滑动的影响,研究了非稳态机车和车辆车轮载荷作用下轮轨滚动接触的弹塑性应力、应变和变形,进而分析了塑性流动型钢轨波浪形磨损的形成和发展过程以及波谷和波峰处材料的力学行为.结... 详细信息

利用有限元法,考虑材料反复滚压条件下棘轮效应和局部滑动的影响,研究了非稳态机车和车辆车轮载荷作用下轮轨滚动接触的弹塑性应力、应变和变形,进而分析了塑性流动型钢轨波浪形磨损的形成和发展过程以及波谷和波峰处材料的力学行为.结果表明:在非稳态载荷作用下,钢轨接触表面产生不均匀塑性变形引起的波磨,波磨发展速率呈衰减趋势,最终趋于稳定状态;在相同载荷下,与车辆车轮相比,机车车轮对钢轨波磨影响较大;波谷处的残余应力、应变和变形大于波峰处.

关键词：非稳态滚动接触塑性变形棘轮效应钢轨波磨有限元法

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两种型面轮轨滚动接触应力分析

机械工程学报 2004年第2期40卷 5-11页

作者：金学松温泽峰张卫华西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

利用非Hertz滚动接触理论分析计算了磨耗型轮对、锥型轮对与钢轨之间滚动接触斑的作用力分布。再利用弹性力学中Bossinesq-Cerruti力/位移计算公式并借助Gauss数值积分方法,确定了两种型面轮轨滚动接触时体内的弹性位移、应变和应力的... 详细信息

利用非Hertz滚动接触理论分析计算了磨耗型轮对、锥型轮对与钢轨之间滚动接触斑的作用力分布。再利用弹性力学中Bossinesq-Cerruti力/位移计算公式并借助Gauss数值积分方法,确定了两种型面轮轨滚动接触时体内的弹性位移、应变和应力的分布情况。数据结果为轮轨型面优化设计和轨底坡的设计提供了重要的参考依据。

关键词：铁路机车车辆轮对型面轮轨滚动接触理论应力分析数值积分方法弹性力学

铁道车辆车轮非圆化磨耗形成机理及控制措施研究进展

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机械工程学报 2021年第6期57卷 106-120页

作者：陶功权温泽峰金学松西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

车轮非圆化磨耗是铁道车辆常见的一种车轮磨耗形式,对车辆的振动、噪声、乘坐舒适性和运行安全性均具有较大影响。介绍车轮非圆化的表现形式,总结国内外轮轨轨道交通车辆运营中出现的车轮非圆化磨耗现象。重点总结车轮非圆化磨耗的形成... 详细信息

车轮非圆化磨耗是铁道车辆常见的一种车轮磨耗形式,对车辆的振动、噪声、乘坐舒适性和运行安全性均具有较大影响。介绍车轮非圆化的表现形式,总结国内外轮轨轨道交通车辆运营中出现的车轮非圆化磨耗现象。重点总结车轮非圆化磨耗的形成机理,根据车轮非圆化磨耗形成原因的不同将其分成三大类:由车轮初始缺陷引起的非圆化;由车辆-轨道固有振动引起的非圆化;由踏面制动时闸瓦与车轮间热弹性失稳引起的非圆化。回顾车轮非圆化磨耗仿真的研究历程,指出当前车轮非圆化磨耗研究面临的难点和挑战。对车轮非圆化磨耗的控制措施进行总结,重点讨论改善车轮镟修质量、利用闸瓦或研磨子修复车轮非圆化这两个最主要措施。探讨针对车轮非圆化磨耗亟需开展的研究,可为车轮非圆化磨耗机理的研究和控制措施的选用与实施提供参考。

关键词：铁道车辆车轮非圆化磨耗机理减缓措施

钢轨轨底坡对LM和LM_A两种轮对接触行为的影响

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机械工程学报 2008年第3期44卷 64-69页

作者：李霞温泽峰金学松西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

为揭示轨底坡与两种踏面的轮轨滚动接触行为之间内在联系,利用改进数值算法分析不同轨底坡下,LM踏面和LM_A踏面车轮沿中国钢轨60 kg/m(CHN60)上滚动接触时的接触几何参数、轮轨接触点处的刚性蠕滑率的变化情况,再根据Kalker的三维弹性... 详细信息

为揭示轨底坡与两种踏面的轮轨滚动接触行为之间内在联系,利用改进数值算法分析不同轨底坡下,LM踏面和LM_A踏面车轮沿中国钢轨60 kg/m(CHN60)上滚动接触时的接触几何参数、轮轨接触点处的刚性蠕滑率的变化情况,再根据Kalker的三维弹性体非赫兹滚动接触理论,详细地分析两种轮对滚动接触斑上的正压力和切向力分布。利用弹性力学中Bossinesq=Cerruti力/位移计算公式并借助Gauss数值积分方法,确定两种型面轮轨滚动接触时体内的弹性位移、应变和应力的分布情况。分析计算中,考虑两种车轮半径420 mm和460 mm。计算结果表明,1/20轨底坡下LM踏面车轮对应的接触应力等参量远小于1/40轨底坡下的情况,LM_A踏面轮对的情况刚好相反。由此可知,对于LM-CHN60轮轨接触副,1/20轨底坡较1/40的好;对于LM_A-CHN60轮轨接触副,1/40轨底坡较1/20的好。车轮半径对LM-CHN60和LM_A-CHN60的滚动接触行为的影响不大。数据结果为轮轨型面优化设计和轨底坡的设计提供了重要的参考依据。

关键词：轮对钢轨轨底坡滚动接触蠕滑率蠕滑力接触应力

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钢轨接头轨缝对轮轨接触应力的影响

工程力学 2006年第9期23卷 173-178页

作者：蔡武温泽峰金学松西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

利用有限元软件ANSYS建立了钢轨接头端处轮轨弹塑性接触有限元模型,分析计算钢轨材料弹塑性接触应力和变形随轮轨接触点到轨缝距离变化的情况,数值结果并与Hertz接触理论的结果进行了比较。数值结果表明:Mises等效应力、最大主剪应力、... 详细信息

利用有限元软件ANSYS建立了钢轨接头端处轮轨弹塑性接触有限元模型,分析计算钢轨材料弹塑性接触应力和变形随轮轨接触点到轨缝距离变化的情况,数值结果并与Hertz接触理论的结果进行了比较。数值结果表明:Mises等效应力、最大主剪应力、塑性区和变形越靠近轨缝越大;最大等效应力和最大主剪应力的位置随接触点到轨缝距离的减小而接近轨面;在靠近钢轨接头处,钢轨几何形状突变,已不满足Hertz接触理论的假设条件,所以Hertz接触理论不适合轮轨接触应力和变形分析。

关键词：轮轨接触轨端应力变形有限元法