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高速铁路钢轨波磨激励下轮轨瞬态响应分析
1
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。
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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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职称材料
扣件弹条结构和安装参数对地铁短波波磨的影响
2
作者
王文静
吴波文
+5 位作者
潘家保
崔晓璐
闫伟
王力红
王雪飘
张翔
《表面技术》
北大核心
2025年第5期143-153,共11页
目的研究科隆蛋扣件弹条结构和参数对地铁小半径曲线钢轨波磨的影响规律。方法首先构建轮轨系统三维有限元模型,科隆蛋扣件刚度通过均匀分布在轨底的弹簧和阻尼单元模拟,同时在弹条趾端与钢轨接触点处施加弹簧单元,模拟扣件系统中弹条...
目的研究科隆蛋扣件弹条结构和参数对地铁小半径曲线钢轨波磨的影响规律。方法首先构建轮轨系统三维有限元模型,科隆蛋扣件刚度通过均匀分布在轨底的弹簧和阻尼单元模拟,同时在弹条趾端与钢轨接触点处施加弹簧单元,模拟扣件系统中弹条弯曲变形产生的扣压作用。基于复特征值分析法,探究在饱和蠕滑力激励下轮轨系统的稳定性,然后对比分析考虑弹条和不考虑弹条对轮轨系统不稳定振动的影响。最后探讨弹条扣压刚度、弹条预紧力和弹条扣压点间距对钢轨波磨的影响。结果考虑弹条和不考虑弹条的轮轨系统,在饱和蠕滑力的激励下分别发生了512Hz和488Hz左右的自激振动,出现波长38、39.4mm的短波长波磨。在1.5~17.5 kN/mm范围内,随着弹条刚度的提高,主导的不稳定振动的等效阻尼比先减小后增大,当弹条刚度增至15 kN/mm以上时,等效阻尼比大于-0.001。在弹条刚度低于12.5 kN/mm时,主导的不稳定振动频率约为512Hz。在刚度高于12.5kN/mm时,主导的不稳定振动频率为313Hz。弹条预紧力和弹条扣压点间距的变化并未导致系统等效阻尼比发生显著变化。结论不考虑弹条时预测波磨波长略大于考虑弹条时的波长,且不考虑弹条的影响时可能会高估波磨发生概率和发展速度;弹条刚度对地铁小半径曲线段频发的短波长波磨的影响显著,将弹条刚度增至15kN/mm及以上时,可以抑制钢轨波磨的产生;弹条预紧力和弹条扣压点间距对钢轨波磨的影响较小。
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关键词
轮轨系统
扣件系统
钢轨波磨
扣件弹条
不稳定振动
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职称材料
题名
高速铁路钢轨波磨激励下轮轨瞬态响应分析
1
作者
王文静
闫伟
吴波文
崔晓璐
潘家保
胡焰
王雪飘
王力红
夏仕敏
机构
安徽工程大学机械与汽车工程学院
重庆交通大学机电与车辆工程学院
芜湖中铁科吉富轨道有限公司
出处
《表面技术》
北大核心
2025年第11期50-62,共13页
基金
国家自然科学基金(52405243,52375227,52405445)
轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室开放课题(HJGZ2023109)
芜湖市重点研发与成果转化项目(2023yf055)。
文摘
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。
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
Keywords
high speed railway
rail corrugation
transient rolling contact
Lagrangian/Eulerian description
explicit dynamic analysis
分类号
TH117.3 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
扣件弹条结构和安装参数对地铁短波波磨的影响
2
作者
王文静
吴波文
潘家保
崔晓璐
闫伟
王力红
王雪飘
张翔
机构
安徽工程大学机械与汽车工程学院
重庆交通大学机电与车辆工程学院
芜湖中铁科吉富轨道有限公司
出处
《表面技术》
北大核心
2025年第5期143-153,共11页
基金
国家自然科学基金(52405243,52375227)
轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室开放课题(HJGZ2023109)
芜湖市重点研发与成果转化项目(2023yf055)。
文摘
目的研究科隆蛋扣件弹条结构和参数对地铁小半径曲线钢轨波磨的影响规律。方法首先构建轮轨系统三维有限元模型,科隆蛋扣件刚度通过均匀分布在轨底的弹簧和阻尼单元模拟,同时在弹条趾端与钢轨接触点处施加弹簧单元,模拟扣件系统中弹条弯曲变形产生的扣压作用。基于复特征值分析法,探究在饱和蠕滑力激励下轮轨系统的稳定性,然后对比分析考虑弹条和不考虑弹条对轮轨系统不稳定振动的影响。最后探讨弹条扣压刚度、弹条预紧力和弹条扣压点间距对钢轨波磨的影响。结果考虑弹条和不考虑弹条的轮轨系统,在饱和蠕滑力的激励下分别发生了512Hz和488Hz左右的自激振动,出现波长38、39.4mm的短波长波磨。在1.5~17.5 kN/mm范围内,随着弹条刚度的提高,主导的不稳定振动的等效阻尼比先减小后增大,当弹条刚度增至15 kN/mm以上时,等效阻尼比大于-0.001。在弹条刚度低于12.5 kN/mm时,主导的不稳定振动频率约为512Hz。在刚度高于12.5kN/mm时,主导的不稳定振动频率为313Hz。弹条预紧力和弹条扣压点间距的变化并未导致系统等效阻尼比发生显著变化。结论不考虑弹条时预测波磨波长略大于考虑弹条时的波长,且不考虑弹条的影响时可能会高估波磨发生概率和发展速度;弹条刚度对地铁小半径曲线段频发的短波长波磨的影响显著,将弹条刚度增至15kN/mm及以上时,可以抑制钢轨波磨的产生;弹条预紧力和弹条扣压点间距对钢轨波磨的影响较小。
关键词
轮轨系统
扣件系统
钢轨波磨
扣件弹条
不稳定振动
Keywords
wheel-rail system
fastener system
rail corrugation
fastener clips
unstable vibration
分类号
TH117.1 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高速铁路钢轨波磨激励下轮轨瞬态响应分析
王文静
闫伟
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
0
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职称材料
2
扣件弹条结构和安装参数对地铁短波波磨的影响
王文静
吴波文
潘家保
崔晓璐
闫伟
王力红
王雪飘
张翔
《表面技术》
北大核心
2025
0
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职称材料
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