中国铁道科学
中國鐵道科學
중국철도과학
China Railway Science
2015年
5期
87-93
,共7页
刘洋%刘振%吴亚平%魏云鹏%段志东
劉洋%劉振%吳亞平%魏雲鵬%段誌東
류양%류진%오아평%위운붕%단지동
变摩擦系数%轮轨接触%全滑动%热机耦合%弹塑性耦合%温度%应力%接触单元法
變摩抆繫數%輪軌接觸%全滑動%熱機耦閤%彈塑性耦閤%溫度%應力%接觸單元法
변마찰계수%륜궤접촉%전활동%열궤우합%탄소성우합%온도%응력%접촉단원법
Variable friction coefficient%Wheel-rail contact%Pure sliding%Thermo-mechanical coupling%Elastic-plastic coupling%Temperature%Stress%Contact element method
以LM型踏面车轮和60 kg·m-1钢轨为例,采用双线性塑性模型和平面应变热力耦合单元实现轮轨的热弹塑性耦合,传热过程中考虑轮轨接触斑处的非稳态热传导以及轮轨与周围环境间的热对流和热辐射,建立轮轨滑动接触二维热弹塑性有限元模型,分析轮轨接触斑间全滑动时不同相对滑动速度下,与温度变化相关的变摩擦系数对轮轨接触表面温度和等效应力的影响,并与取0.334的常摩擦系数时进行对比.结果表明:钢轨在轮轨接触斑附近的摩擦温升主要分布在其接触表面大约1.8mm的深度范围内,而车轮的主要分布在其接触表面大约2.5mm的深度范围内,采用变摩擦系数得到的轮轨摩擦温升要比采用常摩擦系数时低57％左右;轮轨接触斑附近钢轨和车轮的最大等效应力出现在车轮和钢轨的次表面上,采用变摩擦系数时得到的车轮和钢轨等效应力的影响范围比采用常摩擦系数时略小;轮轨间相对滑动速度对车轮接触表面的温度和等效应力影响不明显,但对钢轨接触表面温度和等效应力的影响明显,相对滑动速度越大,钢轨接触表面的温度也越高.
以LM型踏麵車輪和60 kg·m-1鋼軌為例,採用雙線性塑性模型和平麵應變熱力耦閤單元實現輪軌的熱彈塑性耦閤,傳熱過程中攷慮輪軌接觸斑處的非穩態熱傳導以及輪軌與週圍環境間的熱對流和熱輻射,建立輪軌滑動接觸二維熱彈塑性有限元模型,分析輪軌接觸斑間全滑動時不同相對滑動速度下,與溫度變化相關的變摩抆繫數對輪軌接觸錶麵溫度和等效應力的影響,併與取0.334的常摩抆繫數時進行對比.結果錶明:鋼軌在輪軌接觸斑附近的摩抆溫升主要分佈在其接觸錶麵大約1.8mm的深度範圍內,而車輪的主要分佈在其接觸錶麵大約2.5mm的深度範圍內,採用變摩抆繫數得到的輪軌摩抆溫升要比採用常摩抆繫數時低57％左右;輪軌接觸斑附近鋼軌和車輪的最大等效應力齣現在車輪和鋼軌的次錶麵上,採用變摩抆繫數時得到的車輪和鋼軌等效應力的影響範圍比採用常摩抆繫數時略小;輪軌間相對滑動速度對車輪接觸錶麵的溫度和等效應力影響不明顯,但對鋼軌接觸錶麵溫度和等效應力的影響明顯,相對滑動速度越大,鋼軌接觸錶麵的溫度也越高.
이LM형답면차륜화60 kg·m-1강궤위례,채용쌍선성소성모형화평면응변열력우합단원실현륜궤적열탄소성우합,전열과정중고필륜궤접촉반처적비은태열전도이급륜궤여주위배경간적열대류화열복사,건립륜궤활동접촉이유열탄소성유한원모형,분석륜궤접촉반간전활동시불동상대활동속도하,여온도변화상관적변마찰계수대륜궤접촉표면온도화등효응력적영향,병여취0.334적상마찰계수시진행대비.결과표명:강궤재륜궤접촉반부근적마찰온승주요분포재기접촉표면대약1.8mm적심도범위내,이차륜적주요분포재기접촉표면대약2.5mm적심도범위내,채용변마찰계수득도적륜궤마찰온승요비채용상마찰계수시저57％좌우;륜궤접촉반부근강궤화차륜적최대등효응력출현재차륜화강궤적차표면상,채용변마찰계수시득도적차륜화강궤등효응력적영향범위비채용상마찰계수시략소;륜궤간상대활동속도대차륜접촉표면적온도화등효응력영향불명현,단대강궤접촉표면온도화등효응력적영향명현,상대활동속도월대,강궤접촉표면적온도야월고.
