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铁路轮轨接触应力数值分析

齐效文  
【摘要】: 轮轨关系是车辆、轨道系统中基本而又复杂的一个问题,轮轨接触应力的计算则是研究轮轨关系的基础,它是进一步研究车轮在轨道上的运行性能及轮轨表面损伤等问题的理论依据。因此,正确分析计算轮轨之间的接触应力对于提高铁路运输安全性与经济性都具有重要意义。 本文以大型的有限元商品软件ANSYS为分析工具,同时考虑车轮和钢轨真实的几何形状及边界条件,分析了工况参数、钢轨的材料特性和钢轨内夹杂物等对轮轨滚动接触应力场的影响。 对于工况参数,主要分析了横移量、轴重和轨底约束对轮轨滚动接触应力场的影响。通过计算,得出了不同横移量、轴重和轨底约束下,钢轨轨头内弹塑性接触应力场的变化,分析了横移量、轴重和轨底约束对钢轨轨头内弹塑性接触应力场的影响。 对于钢轨的材料特性,主要分析了弹性模量和泊松比的影响。弹性模量和泊松比对钢轨轨头内弹塑性应力场的影响主要表现在对最大剪切应力的影响,而对最大等效应力影响很小。 夹杂物对钢轨的弹塑性应力场有较大影响。计算发现,夹杂物周围的最大剪切应力是不含夹杂物时的1.2~1.7倍,这对钢轨疲劳寿命造成有害影响。 本文的工作是研究轮轨关系的基础,有助于进一步在计算机上实现轮轨滚动接触的动态模拟,进而揭示钢轨波浪形磨损的形成机理。


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