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扣件刚度非线性对波磨区轮轨瞬态滚动接触行为的影响 被引量：3
1
作者 徐井芒 梁新缘 +2 位作者 王凯 赵思琪 王平 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期247-255,共9页
WJ-8型扣件橡胶垫板刚度在长期服役过程中表现出非线性特征,静刚度随荷载增加而降低,为提高三维瞬态滚动接触有限元模型计算精确性,本文以LMA踏面车轮及CHN60型钢轨为基础,基于显式积分算法,将以往研究中线弹性扣件转化为非线性扣件,建... WJ-8型扣件橡胶垫板刚度在长期服役过程中表现出非线性特征,静刚度随荷载增加而降低,为提高三维瞬态滚动接触有限元模型计算精确性,本文以LMA踏面车轮及CHN60型钢轨为基础,基于显式积分算法,将以往研究中线弹性扣件转化为非线性扣件,建立考虑扣件刚度非线性特征的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,研究刚度非线性对车轮与钢轨波磨间高频动态响应及瞬态接触行为的影响,并重点分析了波磨工况下时频域内轮轨接触力、轴箱加速度的变化信息.结果表明:扣件非线性对轮轨接触力变化影响明显,主要表现为车轮行驶至扣件前端时强振动导致橡胶垫板表现为柔软特性使轮轨接触力减小,车轮行驶至扣件上方时在轴重作用下振动减弱表现为刚硬特性使轮轨接触力增大,轮轨力变化差异最大达到13.1%. 展开更多
关键词 刚度非线性 瞬态滚动接触 波磨 显式有限元法
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WRRB轮轨滚动行为模拟试验台轮轨高频动态模拟特性初探
2
作者 罗易飞 赵鑫 +2 位作者 温泽峰 黄双超 周志军 《铁道学报》 北大核心 2025年第1期54-62,共9页
为研究WRRB轮轨滚动行为模拟试验台的高频动态模拟特性,利用Ansys/LS-DYNA建立试验轮轨和我国服役轮轨的瞬态滚动接触有限元模型。模型充分考虑轨下离散支承和系统结构高频振动,集成基于罚函数的“面-面接触算法”、轨面不平顺模型、T... 为研究WRRB轮轨滚动行为模拟试验台的高频动态模拟特性,利用Ansys/LS-DYNA建立试验轮轨和我国服役轮轨的瞬态滚动接触有限元模型。模型充分考虑轨下离散支承和系统结构高频振动,集成基于罚函数的“面-面接触算法”、轨面不平顺模型、Tγ磨耗模型。对比二者在平顺条件和典型高频激励(轨面单个凹坑和波磨)下的轮轨力、接触应力、钢轨磨耗深度,结果表明,试验轮轨在比例载荷作用下能定量模拟服役轮轨的滚动接触行为,但由于轮轨截面几何、悬挂结构、驱动方式等因素的影响,二者存在以下差异:试验轮轨在零横移时也具有约0.12倍静轮重的横向力,法向接触应力偏低,切向接触应力和钢轨磨耗量偏高;轨面短波不平顺激励下的动态轮轨力偏低,车轮滚出凹坑后轮轨力衰减得更快,波磨引起的轮轨“拍”振不明显,但钢轨磨耗深度平均值和峰-谷值均偏高,有利于实物试验时加速轨面不平顺演变。利用该试验台模拟直线或大半径曲线运行工况时应注意以上差异,并考虑加装车轮悬挂与侧滚装置。 展开更多
关键词 缩尺车轮-环轨 有限元法 短波不平顺 瞬态滚动接触 相似性
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高速铁路钢轨波磨激励下轮轨瞬态响应分析
3
作者 王文静 闫伟 +6 位作者 吴波文 崔晓璐 潘家保 胡焰 王雪飘 王力红 夏仕敏 《表面技术》 北大核心 2025年第11期50-62,共13页
目的研究高速铁路波磨激励下的轮轨瞬态响应。方法建立了高速铁路轮轨系统瞬态滚动接触有限元模型,提出了一个改进的轮轨瞬态滚动接触模拟方案,改进的方案采用混合拉格朗日/欧拉方法在静态分析中为轮对施加转速,获得稳态滚动接触解,可... 目的研究高速铁路波磨激励下的轮轨瞬态响应。方法建立了高速铁路轮轨系统瞬态滚动接触有限元模型,提出了一个改进的轮轨瞬态滚动接触模拟方案,改进的方案采用混合拉格朗日/欧拉方法在静态分析中为轮对施加转速,获得稳态滚动接触解,可以避免传统方案在动态分析中施加转速引起的强烈初始扰动。基于该模型研究了高速铁路钢轨波磨激励下轮轨垂向力、纵向力以及接触斑内应力的变化特征,并讨论了波磨波长和波深对轮轨瞬态响应的影响。结果当速度提高到500 km/h时,轮轨接触解稳定所需的动态松弛区长度仅为1250 mm。轮对以300 km/h的速度滚过65 mm的波磨时,轮轨垂向力和纵向力振动频率相同,但相位存在差异。在轮对通过波磨波峰和波谷之间的位置时,接触斑中心向靠近波磨几何一侧转移。波长为65 mm的波磨深度增长到105μm时,轮重减载率为0.65。波磨波长为65 mm和125 mm时,轮轨垂向力和纵向力均呈现单波长特征。结论改进的模拟方案在较短的动态松弛区内即可获得稳定的接触解;波磨会激起强烈的轮轨动作用力;波磨深度越大,激发的轮轨动作用力越强烈。垂向力和纵向力峰谷值与波磨深度成线性关系。波磨波长与轮轨力振动幅值不存在简单的线性关系。 展开更多
关键词 高速铁路 钢轨波磨 瞬态滚动接触 拉格朗日/欧拉方法 显式动力学分析
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变摩擦条件下高速钢轨焊缝处轮轨滚动接触-冲击行为研究
4
作者 杨健 徐井芒 +3 位作者 王凯 刘晨 何傲男 王平 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期111-120,共10页
采用变摩擦系数能够较为准确地刻画轮轨滚动接触行为。为研究变摩擦系数对钢轨焊缝处轮轨滚动接触行为的影响,建立三种不同钢轨焊缝工况的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,通过对比库伦型摩擦系数的结果,计算分析变摩擦系数对轮轨力、... 采用变摩擦系数能够较为准确地刻画轮轨滚动接触行为。为研究变摩擦系数对钢轨焊缝处轮轨滚动接触行为的影响,建立三种不同钢轨焊缝工况的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,通过对比库伦型摩擦系数的结果,计算分析变摩擦系数对轮轨力、接触斑内的微滑以及黏滑分布等接触行为的影响。结果表明:变摩擦系数接触斑内的滑动区域占比会更大且在滑动区域会引起黏滑振荡现象,当轮轨界面滑动现象越明显时,黏滑振荡越剧烈;变摩擦系数对法向接触解的影响不大,切向接触解会因接触状态的改变显著受到影响,造成凸形1焊缝的不均匀磨耗;变摩擦系数会影响von Mises应力分布,其最大von Mises应力发生的位置会向轨底移动,对伤损出现的位置产生影响。 展开更多
关键词 变摩擦系数 钢轨焊缝 三维瞬态滚动接触 显式有限元 轮轨滚动接触解
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缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性仿真分析
5
作者 罗易飞 胡彬 +1 位作者 赵鑫 温泽峰 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1275-1284,共10页
为了研究缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性,基于轮轨滚动行为(WRRB)模拟试验台参数,利用ANSYS/LS-DYNA建立瞬态滚动接触有限元模型,集成弹性蠕滑率求解程序和Tγ磨耗模型,通过试验验证模型的正确性.重点分析轮轨力、蠕滑率、接触应力和... 为了研究缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性,基于轮轨滚动行为(WRRB)模拟试验台参数,利用ANSYS/LS-DYNA建立瞬态滚动接触有限元模型,集成弹性蠕滑率求解程序和Tγ磨耗模型,通过试验验证模型的正确性.重点分析轮轨力、蠕滑率、接触应力和钢轨磨耗深度,并考虑车轮驱动扭矩和速度的影响规律.结果表明:缩尺车轮-环轨结构的高频弹性振动造成轮轨垂向力波动;在比例载荷作用下,纵向动力学行为和钢轨磨耗深度变化趋势与服役轮轨一致;由于环轨的极小曲线半径,自由滚动工况下的横向蠕滑力/率、自旋蠕滑率、钢轨磨耗深度偏大,切向接触应力峰值出现在接触斑后沿两侧;车轮驱动扭矩和速度的影响规律可拟合为一组经验公式.研究可以为此类试验台的设计与应用工作提供理论依据. 展开更多
关键词 缩尺车轮-环轨 显式有限元法 瞬态滚动接触 蠕滑 磨耗
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钢弹簧浮置板轨道垂向动态特性及对轮轨力的影响研究 被引量：4
6
作者 周圣禄 李伟 +2 位作者 周志军 温泽峰 钟文生 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第16期67-76,共10页
钢弹簧浮置板(steel spring floating slab, SSFS)作为一种高等减振轨道广泛铺设于我国地铁线路中,在服役过程中,该轨道在部分线路中出现了钢轨波磨问题,而轮轨动态行为对波磨形成具有较大的影响。为研究该轨道垂向动态特性及其对轮轨... 钢弹簧浮置板(steel spring floating slab, SSFS)作为一种高等减振轨道广泛铺设于我国地铁线路中,在服役过程中,该轨道在部分线路中出现了钢轨波磨问题,而轮轨动态行为对波磨形成具有较大的影响。为研究该轨道垂向动态特性及其对轮轨瞬态力的影响,建立SSFS轨道的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,分析在有、无车辆加载下轨道垂向位移导纳特性,模拟钢轨宽频不平顺激扰下轮轨垂向瞬态接触力的响应。结果表明:(1)无车辆加载作用下,SSFS轨道在100 Hz以下(22 Hz、43 Hz、68 Hz等)振动模态表现为钢轨和浮置板共同垂向弯曲,在100~1 400 Hz中高频段表现为钢轨相对浮置板弯曲;(2)车辆加载后,轨道导纳出现59 Hz的P2共振,及64 Hz和72 Hz的轨道整体弯曲振动峰值;(3)柔性轮轨耦合后轨道导纳受到轮对作用影响在364 Hz、489 Hz、623 Hz处出现新峰值,其中,364 Hz、489 Hz为车轮振动模态引起,623 Hz为双轮对干涉引起的钢轨弯曲模态;(4)车辆瞬态通过含60~220 mm波长钢轨不平顺的轨道时,轮轨瞬态垂向接触力在约70 Hz响应最显著,这是由轨道的整体弯曲振动模态被激发引起,该振动是SSFS轨道出现160~200 mm波长波磨的原因。 展开更多
关键词 地铁 钢弹簧浮置板(SSFS) 轮轨瞬态滚动接触 位移导纳 有限元法
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地铁车辆起动区段钢轨波磨成因分析 被引量：2
7
作者 王志强 雷震宇 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期442-449,616,共9页
为研究地铁出站口附近直线起动区段钢轨波磨形成原因,利用有限元软件ABAQUS建立了三维实体轮对-轨道瞬态滚动接触模型,并结合现场实测,从时域和频域上对波磨现象进行了分析。研究结果表明:车辆起动过程中,车轮与钢轨表面接触带会产生准... 为研究地铁出站口附近直线起动区段钢轨波磨形成原因,利用有限元软件ABAQUS建立了三维实体轮对-轨道瞬态滚动接触模型,并结合现场实测,从时域和频域上对波磨现象进行了分析。研究结果表明:车辆起动过程中,车轮与钢轨表面接触带会产生准周期特性的滑移区域,且滑移区域中心之间的距离与实测波磨的波长范围接近,从而验证了模型的合理性和有效性;轮轨系统的不稳定摩擦自激振动是导致实测区段钢轨波磨产生的根本原因,正是由于轮轨蠕滑力“饱和-非饱和”的周期特性,最终促使了波磨的形成;钢轨和车轮的垂向振动加速度等级在160~230 Hz频率范围内均出现了峰值区域,且频率范围与实测波磨的特征频率范围174~198 Hz接近,这进一步说明钢轨波磨是轮轨系统摩擦自激振动引起的车轮-钢轨共振所产生;在忽略初始不平顺的前提下,钢轨表面的波磨会随着车轮运行次数的增加呈现线性增长趋势,因此适当地采取钢轨打磨以及轨面润滑等措施尤为重要。 展开更多
关键词 地铁 起动区段 钢轨波磨 瞬态滚动接触模型 滑移 摩擦自激振动
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高速铁路钢轨波磨对轮轨系统振动响应的影响分析 被引量：2
8
作者 贾昕昱 黎国清 刘秀波 《铁道建筑》 北大核心 2020年第12期109-112,共4页
通过建立轮轨瞬态滚动接触有限元模型,计算不同车速和不同轮轨摩擦因数下车辆通过波磨区段时的轮轨作用力,并分析其对轮轨系统振动响应的影响。结果表明:车辆通过钢轨波磨区段时,轮轨作用力的波长与波磨的波长基本一致。当车速在200~350... 通过建立轮轨瞬态滚动接触有限元模型,计算不同车速和不同轮轨摩擦因数下车辆通过波磨区段时的轮轨作用力,并分析其对轮轨系统振动响应的影响。结果表明:车辆通过钢轨波磨区段时,轮轨作用力的波长与波磨的波长基本一致。当车速在200~350 km/h时,随着速度的提升,轮轨作用力增大,在扣件处产生的振动能量也随之增加;当摩擦因数在0.3~0.5时,随着摩擦因数的增加,轮轨纵向力增大。波磨波峰处的轮轨纵向力大于波磨波谷处,因此波磨不会无限制地发展而是逐渐趋于稳定。摩擦因数的改变对轮轨垂向力的影响很小,可以忽略。 展开更多
关键词 高速铁路 钢轨波磨 数值模拟 瞬态滚动接触模型 轮轨作用力 车速 轮轨摩擦因数
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