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考虑材料温变特性的三维轮轨接触热分析
1
作者 王平 张洪吉 +2 位作者 孙耀亮 安博洋 何庆 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期239-246,306,共9页
为研究材料温变特性对轮轨接触行为和摩擦温升的影响,提出了一种考虑材料温变特性的三维轮轨热力耦合模型,能够考虑纵、横向蠕滑率和自旋的影响,更为真实地模拟轮轨系统的服役状态.首先,研究了热力耦合建模方式对轮轨界面摩擦温升及接... 为研究材料温变特性对轮轨接触行为和摩擦温升的影响,提出了一种考虑材料温变特性的三维轮轨热力耦合模型,能够考虑纵、横向蠕滑率和自旋的影响,更为真实地模拟轮轨系统的服役状态.首先,研究了热力耦合建模方式对轮轨界面摩擦温升及接触应力的影响;随后,将该模型应用于地铁小半径曲线处车辆-轨道相互作用模拟.结果表明:当轮轨界面温度达到450℃时,轮轨接触应力显著降低,降幅可达20%;考虑热力耦合建模后,轮轨界面的预测温升明显低于不考虑热力耦合建模时的结果,在蠕滑率为0.16时,两者的差异可达51%;地铁车辆在小半径曲线线路上运行时轮轨摩擦温升因过大的蠕滑率与自旋会急剧增大到750℃,应考虑轮轨热力耦合建模以避免过高估计轮轨摩擦温升以及轮轨接触应力. 展开更多
关键词 摩擦温升 轮轨接触 热力耦合 车辆-轨道耦合动力学 轮轨损伤
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车轮踏面不圆顺对高速列车轮轨界面黏着与车轮表面损伤的影响 被引量：1
2
作者 沈明学 容彬 +3 位作者 李圣鑫 赵火平 季德惠 熊光耀 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第22期2664-2672,2683,共10页
在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触摩擦学试验,对比分析了一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与滚动接触疲劳特性的影响。结果表明:车轮不圆顺会显著减小轮轨间黏... 在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触摩擦学试验,对比分析了一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与滚动接触疲劳特性的影响。结果表明:车轮不圆顺会显著减小轮轨间黏着系数,湿态下不圆顺车轮的轮轨黏着系数不足0.2,影响列车安全运行和牵引效果;车轮不圆顺明显加剧了钢轨磨耗,同时导致车轮沿周向的表面损伤表现出显著差异。具体来说,凸起侧附近疲劳剥落和撕裂断口特征最为明显;迎向凸起侧较背向凸起侧表面剥落更严重、疲劳裂纹扩展角更大;迎向凸起侧表面点蚀现象相对明显,背向凸起侧车轮表面黏着层堆积严重;此外,随着车轮滚动半径r_(θ)由最小值到最大值再到最小值循环变化,不圆顺车轮沿周向的表面粗糙度、表面硬度和塑性变形层厚度大致均呈先逐渐增加、经过凸起侧附近后又逐渐下降的趋势。 展开更多
关键词 高速列车 车轮不圆顺 轮轨损伤 黏着系数 塑性变形层
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车轮损伤状态下高速列车平稳性和舒适度分析 被引量：2
3
作者 祁亚运 王瑞安 +1 位作者 刘潮涛 张文谦 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2022年第6期143-148,共6页
随着我国高速铁路的快速发展,轮轨损伤型式逐渐多样化,并严重影响高速列车平稳性与舒适度。因此,建立高速动车组刚柔耦合动力学模型,着重分析多边形、扁疤、轮径差和凹型磨耗4种典型车轮损伤型式对于高速列车平稳性和舒适度的影响。结... 随着我国高速铁路的快速发展,轮轨损伤型式逐渐多样化,并严重影响高速列车平稳性与舒适度。因此,建立高速动车组刚柔耦合动力学模型,着重分析多边形、扁疤、轮径差和凹型磨耗4种典型车轮损伤型式对于高速列车平稳性和舒适度的影响。结果表明:考虑车体弹性时,当速度达到400 km/h时,弹性模型横向平稳性指标较刚性模型增大3.4%,垂向平稳性指标增大18.6%,整车舒适度指标增大36.8%。随着车轮多边形幅值和阶数增大,车辆平稳性和舒适度指标增大。扁疤长度增大对于平稳性和舒适度影响较小,对于不同形式的轮径差,同向轮径差作用下产生的影响最大,速度达到400 km/h时平稳性和舒适度指标值较前轮对轮径差分别增大11.2%和70.1%。进行磨耗后期凹型磨耗踏面分析时,需要考虑车体弹性的作用,此时极易引发抖振。 展开更多
关键词 振动与波 轮轨损伤 车体弹性 高速列车 平稳性 舒适度
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铁道车辆轮轨接触疲劳的影响因素 被引量：7
4
作者 封亚明 何柏林 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期48-54,共7页
随着铁路客货运量的增大和列车速度的提高,使得高速铁路的轨道必然比普通线路具有更高的安全性、可靠性和平顺性,为保证轨道结构的这些要求,轨道各部件的力学性能、使用性能和组成为结构的整体性能都比普通轨道部件高,但在高速铁路轨道... 随着铁路客货运量的增大和列车速度的提高,使得高速铁路的轨道必然比普通线路具有更高的安全性、可靠性和平顺性,为保证轨道结构的这些要求,轨道各部件的力学性能、使用性能和组成为结构的整体性能都比普通轨道部件高,但在高速铁路轨道上仍然存在很多问题。目前,轮轨接触疲劳是最常见的轮轨问题,国内外许多学者对此做了研究。导致机车车辆轮轨接触疲劳的因素有很多,指出了当下一些常见的轮轨接触疲劳损伤形式,同时对滚动接触疲劳的影响因素进行了简要分析。为了研究疲劳损伤产生、发展的机理和影响因素,通过查阅大量资料,了解了各种常见损伤的产生和发展机理,并总结了在该领域的研究方向与热点,同时指出了当下高速铁路建设中存在的技术难题。结合轮轨接触疲劳的失效形式和磨损的特点,从材料对踏面的影响、高速与重载对轮轨接触疲劳的影响、润滑剂对轮轨裂纹增长的影响等方面,进一步提出预防和减缓钢轨接触疲劳损伤的具体措施。 展开更多
关键词 轮轨接触损伤 材料 高速与重载 润滑剂 接触疲劳 裂纹增长
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基于非线性超声的CL60车轮和U75V钢轨磨损检测方法 被引量：2
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作者 蔡智超 陈澜 +2 位作者 李豪 秦涛 沈明学 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期136-146,共11页
针对早期轮轨滚动磨损变化过程难以通过无损手段进行表征的问题,提出了非线性超声技术对不同磨损程度的CL60车轮与U75V钢轨试样进行检测评估;建立了基于轮轨试样表面磨损特征的Murnaghan模型,并利用非线性超声有限元仿真,通过塑性变形... 针对早期轮轨滚动磨损变化过程难以通过无损手段进行表征的问题,提出了非线性超声技术对不同磨损程度的CL60车轮与U75V钢轨试样进行检测评估;建立了基于轮轨试样表面磨损特征的Murnaghan模型,并利用非线性超声有限元仿真,通过塑性变形层厚度变化情况模拟不同程度的摩擦损伤,分析了其相对非线性系数变化规律及其产生原因。试验结果表明:轮轨的早期磨损会导致材料表面产生塑性变形层,随着塑性变形的加剧,材料损伤将以微裂纹为主,车轮角加速度越大,轮轨间相对滑动作用时间越短,塑性变形层越薄,且CL60车轮较U75V钢轨磨损程度更为严重;CL60车轮试样在车轮角加速度分别为10、250、1 500 r·min^(-2)时,对应的相对非线性系数分别为12.19、8.43、5.68,U75V钢轨试样在车轮角加速度分别为10、250、1 500 r·min^(-2)时,对应的相对非线性系数分别为7.57、6.09、5.04,与CL60车轮试样相比,U75V钢轨试样的相对非线性系数变化缓慢。可知,相对非线性系数与塑性变形层厚度呈正相关,微裂纹产生的非线性效应比塑性变形层更强,相对非线性系数增幅更大,因此,可通过材料的相对非线性系数变化判断材料的磨损阶段。 展开更多
关键词 铁道工程 轮轨摩擦损伤 超声波检测 有限元建模 超声非线性系数 滚动磨损评估
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