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简谐激励下轮轨非稳态滚动接触的蠕滑力特性

铁道学报 2012年第5期34卷 32-40页

作者：任利惠谢纲同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 曼彻斯特都市大学工程与技术系

轮轨非稳态滚动接触是指接触斑内的质点在滚动接触过程中,接触斑的外形和其他参数产生快速变化的过程,这时运动波长L与接触斑纵轴半径a处于同一数量级。本文使用Kalker三维滚动接触理论计算轮轨蠕滑率、法向力、钢轨轨面接触几何简谐激... 详细信息

轮轨非稳态滚动接触是指接触斑内的质点在滚动接触过程中,接触斑的外形和其他参数产生快速变化的过程,这时运动波长L与接触斑纵轴半径a处于同一数量级。本文使用Kalker三维滚动接触理论计算轮轨蠕滑率、法向力、钢轨轨面接触几何简谐激励时的非稳态蠕滑力,并与由稳态滚动接触理论计算的结果进行比较。其结果表明:在小蠕滑状态下,非稳态滚动接触的蠕滑力随L/a(简称波长比)的增长而产生明显的幅值衰减和相位滞后。在蠕滑率和钢轨轨面接触几何简谐激励时,非稳态蠕滑力的变化规律可用波长比L/a的传递函数描述,而法向力情况却不能。对于短波波磨等非稳态滚动接触行为,应使用非稳态滚动接触理论进行分析。

关键词：轮轨接触非稳态蠕滑力传递函数

轮对横移对高速轮轨稳态滚动接触蠕滑力和蠕滑率的影响

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中国铁道科学 2014年第4期35卷 88-93页

作者：肖乾徐红霞黄碧坤张海华东交通大学现代轨道车辆研究所江西南昌330013 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 江铃汽车股份有限公司江西南昌330013

运用有限元软件ABAQUS的非线性功能,基于轮轨滚动接触理论,采用mixed Lagrangian/Eulerian方法建立高速轮轨稳态滚动接触的大规模有限元模型,分析CRH2型动车组在CHN60钢轨直线线路上运行且其轮对横移量在0～6 mm范围变化时的蠕滑力和蠕... 详细信息

运用有限元软件ABAQUS的非线性功能,基于轮轨滚动接触理论,采用mixed Lagrangian/Eulerian方法建立高速轮轨稳态滚动接触的大规模有限元模型,分析CRH2型动车组在CHN60钢轨直线线路上运行且其轮对横移量在0～6 mm范围变化时的蠕滑力和蠕滑率.结果表明：随着轮对横移量的增大,车轮接触斑内纵向蠕滑力合力的最大值约为最小值的24.4倍,列车总的纵向蠕滑力几乎是呈线性急剧减小,表明轮对横移量的增大会降低列车的牵引性能;横向蠕滑力合力的最大值与最小值相差约42.4％,变化趋势低于纵向蠕滑力合力,列车左轮与右轮总的横向蠕滑力随着轮对横移量的增大而减小,从而影响列车的横向稳定性与脱轨系数;纵向蠕滑率的最大值与最小值相差约124.8％;与纵向蠕滑率相比,横向蠕滑率很小且几乎不随轮对横移发生变化,表明轮对横移对横向蠕滑率的影响很小.

关键词：轮对横移高速轮轨关系轮轨稳态滚动接触蠕滑力蠕滑率

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非赫兹接触下轮轨接触蠕滑力的计算

铁道学报 2007年第4期29卷 96-100页

作者：王小松葛耀君吴定俊重庆交通大学桥梁系重庆400074 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

以弹性半空间非赫兹接触理论计算轮轨法向接触问题,得到比较真实的法向压力分布。在此基础上,根据修正的FastSim算法计算了轮轨在单点接触、轮缘接触和单接触斑内两点接触情况下的蠕滑力。与CON-TACT的对比表明,修正的FastSim算法在计... 详细信息

以弹性半空间非赫兹接触理论计算轮轨法向接触问题,得到比较真实的法向压力分布。在此基础上,根据修正的FastSim算法计算了轮轨在单点接触、轮缘接触和单接触斑内两点接触情况下的蠕滑力。与CON-TACT的对比表明,修正的FastSim算法在计算轮缘接触时具有比较精确的结果,在计算单接触斑内两点接触时的精度相对于Shen-Hedrick-Elkins理论和FastSim算法均有较大的提高。基于修正的FastSim算法编制了便于风-列车-桥梁耦合分析应用的蠕滑力插值数表MFTTLM。

关键词：非赫兹接触轮轨接触蠕滑力

轮轨结构横向变形对轮轨滚动接触蠕滑力的影响

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机械强度 2002年第3期24卷 383-387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成都610031 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116023

从数值方面详细分析轮轨结构横向弹性变形对轮轨蠕滑力的影响。借助于有限元方法分析计算轮对和轨道结构横向弹性变形与横向作用力的关系 ,确定轮轨接触斑处横向单位作用力引起轮轨横向变形的影响系数。用这些影响系数修正Kalker非赫兹... 详细信息

从数值方面详细分析轮轨结构横向弹性变形对轮轨蠕滑力的影响。借助于有限元方法分析计算轮对和轨道结构横向弹性变形与横向作用力的关系 ,确定轮轨接触斑处横向单位作用力引起轮轨横向变形的影响系数。用这些影响系数修正Kalker非赫兹滚动接触理论中无限弹性半空间上单位力的影响系数 ,并分别用没有修正的和修正了的Kalker三维弹性体非赫兹滚动接触理论分析计算轮轨滚动接触蠕滑力。从数值结果看 ,轮轨的结构变形对轮轨蠕滑力的影响是十分大的。因此 ,用现有基于弹性半空间理论的滚动接触理论分析轮轨蠕滑力。

关键词：轮轨滚动接触结构变形有限元蠕滑力

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轮轨滚动接触行为弹塑性理论分析模型

Acta Mechanica Sinica 2023年第8期39卷 90-107页

作者：敬霖周雄飞王开云 State Key Laboratory of Traction Power Southwest Jiaotong University Chengdu 610031 China

轮轨接触理论模型对准确预测轮轨磨损和滚动接触疲劳至关重要.目前高速轮轨接触区域的塑性损伤频繁发生,然而现有的轮轨滚动接触理论模型极少考虑轮轨塑性力学行为.本文基于Vermeulen-Johnson滚动接触理论和双线性强化模型,建立了三维... 详细信息

轮轨接触理论模型对准确预测轮轨磨损和滚动接触疲劳至关重要.目前高速轮轨接触区域的塑性损伤频繁发生,然而现有的轮轨滚动接触理论模型极少考虑轮轨塑性力学行为.本文基于Vermeulen-Johnson滚动接触理论和双线性强化模型,建立了三维轮轨滚动接触弹塑性理论分析模型,阐明了轮轨弹塑性接触区域应力分布规律,给出了弹塑性蠕滑力/率解析式,构建了轮轨滚动接触弹塑性蠕滑力/率映射关系,讨论了轮轨材料应变率效应对弹塑性蠕滑力/率的影响,并通过试验和有限元仿真验证了轮轨滚动接触弹塑性理论模型的有效性.研究结果还表明,轮轨接触区域塑性变形导致蠕滑力/率曲线初始斜率减小、饱和蠕滑率增大,轮轨材料应变率效应会增大弹塑性蠕滑力/率曲线初始斜率.本文提出的理论模型对高速轮轨系统的损伤评估具有重要意义.

关键词：蠕滑力轮轨接触滚动接触轮轨磨损应变率效应蠕滑率弹塑性理论塑性损伤

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三种非赫兹滚动接触模型的对比研究

铁道学报 2022年第1期44卷 39-47页

作者：王平周佳仪王攀杰陈爽安博洋西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 成都工业职业技术学院轨道交通学院四川成都610031

在轮轨损伤计算中,为了提高轮轨滚动接触解的求解效率与精度,常采用简化的非赫兹滚动接触模型。然而,此类模型的精度及适用性仍未得到充分的验证。以我国高速铁路常见的两种标准车轮型面(LMA和S1002CN)与标准CHN60钢轨的匹配状态为例,... 详细信息

在轮轨损伤计算中,为了提高轮轨滚动接触解的求解效率与精度,常采用简化的非赫兹滚动接触模型。然而,此类模型的精度及适用性仍未得到充分的验证。以我国高速铁路常见的两种标准车轮型面(LMA和S1002CN)与标准CHN60钢轨的匹配状态为例,采用三种典型的非赫兹滚动接触简化模型(KP、STRIPES和ANALYN)进行模拟,以CONTACT的结果作为参照,对比简化模型在预测具体轮轨接触斑形状、接触应力和黏滑分布等详细接触计算结果的准确性。采用统计的方法,使用UM动力学软件进行仿真输出接触参数,评估不同接触模型在实际车辆运行工况下的计算精度。计算结果表明:上述三种简化模型的计算精度在处理LMA-CHN60接触工况时最优。而S1002CN廓形存在明显的局部曲率突变,简化模型的计算精度在处理该种工况时较差。在三种模型中计算详细接触解时ANALYN模型精度最高;只计算接触参数时KP模型与ANALYN模型的结果差异不大,但KP模型的计算不依赖于局部曲率且效率更高。

关键词：接触力学轮轨关系非赫兹接触快速接触模型蠕滑力

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单轮对轮轨蠕滑力试验研究

机械工程学报 1998年第4期34卷 22-27页

作者：金学松沈志云陈良麒吴学杰西南交通大学牵引动力国家重点实验室

利用原型尺寸单轮对试验装置和滚振试验台，进行单轮对（货车）运动过程中轮轨之间蠕滑力试验研究，试验中考虑到轮对位置和轮轨表面之间有污染因素影响。试验结果反映了轮轨之间蠕滑力和轮对运动位置（轮对横移和摇头角）之关系，对其... 详细信息

利用原型尺寸单轮对试验装置和滚振试验台，进行单轮对（货车）运动过程中轮轨之间蠕滑力试验研究，试验中考虑到轮对位置和轮轨表面之间有污染因素影响。试验结果反映了轮轨之间蠕滑力和轮对运动位置（轮对横移和摇头角）之关系，对其进行了详细讨论。并对部分试验结果同Ｋａｌｋｅｒ三维弹性体非赫兹滚动接触理论计算的结果作了比较。

关键词：单轮对试验蠕滑力轮轨关系纵横向测试

山地地铁浮置板轨道支撑结构钢轨波磨机制研究

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润滑与密封 2022年第6期47卷 52-58页

作者：崔晓璐吕东李童漆伟重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆市轨道交通(集团)有限公司重庆401120

基于轮轨系统摩擦自激振动的观点,研究山地地铁线路长大坡道圆曲线段处出现的典型钢轨波磨现象。利用SIMPACK建立山地地铁车辆-轨道动力学模型,验证了列车通过长大坡道圆曲线段外侧轮轨间的蠕滑力处于饱和状态;建立相应区段上由导向轮对... 详细信息

基于轮轨系统摩擦自激振动的观点,研究山地地铁线路长大坡道圆曲线段处出现的典型钢轨波磨现象。利用SIMPACK建立山地地铁车辆-轨道动力学模型,验证了列车通过长大坡道圆曲线段外侧轮轨间的蠕滑力处于饱和状态;建立相应区段上由导向轮对-钢轨-道床所组成的轮轨系统有限元模型,采用复特征值分析法从频域角度研究轮轨系统的稳定性;采用控制变量法研究浮置板结构中隔振器的垂向刚度和垂向阻尼、扣件的垂向刚度和垂向阻尼对轮轨系统摩擦自激振动的影响规律。结果表明:在长大坡道圆曲线段上,外侧轮轨间饱和蠕滑力引起的轮轨摩擦自激振动是导致该区段外轨处钢轨波磨产生的主要原因,诱导频率为459.63 Hz。参数化分析表明,轮轨系统摩擦自激振动随隔振器的垂向阻尼和垂向刚度的增大呈增大趋势,随扣件的垂向阻尼的增大呈降低趋势,而随扣件垂向刚度的增加呈先减小后增大的趋势;当扣件的垂向支撑刚度为40 MN/m时,钢轨波磨最不容易发生。

关键词：浮置板减振轨道摩擦自激振动钢轨波磨复特征值分析蠕滑力

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几种铁路轮轨蠕滑力计算方法的比较

上海铁道大学学报 1999年第10期20卷 27-32页

作者：王玉丰沈钢上海铁道大学机械工程系上海200331

在对各种轮轨蠕滑计算模型进行归类分析的基础上，详细地讨论了Ｋａｌｋｅｒ教授提出的ＵＳＥＴＡＢ插值表法的结构和应用的可能途径，并对几种典型的方法作了分析比较。在ＦｏｒｔｒａｎＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ４．０的平台上... 详细信息

在对各种轮轨蠕滑计算模型进行归类分析的基础上，详细地讨论了Ｋａｌｋｅｒ教授提出的ＵＳＥＴＡＢ插值表法的结构和应用的可能途径，并对几种典型的方法作了分析比较。在ＦｏｒｔｒａｎＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ４．０的平台上实现了ＵＳＥＴＡＢ、ＦＡＳＴＳＩＭ，Ｊ－Ｖ算法。结果表明不同模型之间的差异随不同的轮轨接触条件而变化。计算结果可以作为选择轮轨蠕滑模型的依据。

关键词：轮轨关系蠕滑模型铁路蠕滑力