HXD3D机车轮轨滚动接触有限元仿真.pdf
《HXD3D机车轮轨滚动接触有限元仿真.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《HXD3D机车轮轨滚动接触有限元仿真.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、:./.机车轮轨滚动接触有限元仿真巨继文商跃进张 涛李 娜雪明翔(兰州交通大学 机电工程学院甘肃 兰州)摘 要:为了研究兰州局 型机车在兰新线、兰青线高寒高原复杂线路上运行时出现的剥离、粘连、车轮不圆等问题利用瞬态三维有限元方法进行了轮轨静态接触和轮轨滚动接触分析揭示了车轮横移量、轴重等因素对轮轨滚动接触部位、轮轨接触等效应力的影响规律 计算结果表明:接触面积随横移量的变化曲线与接触斑横向长度随横移量的变化曲线有相同的变化规律当轴重在一定基础上继续增加时车轮踏面内外应力增长速度较慢接触面积的增长速度较快 轮轨滚动过程中随着轴重载荷的增加车轮整体范围内所受等效应力随之增加且有明显的变化钢轨所受等
2、效应力变化很小 研究结果为减少镟修成本和保障机车安全运行提供了可靠的理论依据关键词:机车轮轨滚动接触接触应力有限元仿真中图分类号:.文献标识码:文章编号:()():.:引 言随着时间的推移铁路客运列车的速度和货物的重量都在不断增长这使得轮轨的工作状态变得越来越复杂轮轨的磨损和疲劳问题已经成为了铁路行业的关注焦点 和 利用滚动接触理论模型为轮轨二维接触提供了一种有效的解决方案并被广泛应用于铁路建设领域直到现在仍然受到广泛的认可 荷兰 教授利用级数的思想构建了一个椭圆形的接触区模型以此来研究三维滚动接触问题他运用数学规划法将其转化为可以计算的结果从而获得了目前最完整的三维弹性体非 滚动接触理论这一
3、结果也得到了学术界的广泛认可 等发现采用盘式制动的轮对的滚动接触疲劳损伤比例高达 周新建等建立了一个大规模的有限元模型用于分析高功率机车轮轨接触的应力以深入探索其影响因素 杨新文等利用一种精确计算轮轨应力的方法得到了轮轨法向接触应力 王滋昊等利用有限元分析技术构建了一个考虑车轴弹性轮对系统动力学模型以深入研究其特性 赵鑫等在其综述中深入探讨了近年来中国轮轨滚动接触疲劳的现状并对其影响因素进行了全面而系统的分析和评估肖乾等对轮轨滚动接触疲劳防损对策研究进行了总结和分析用瞬态模型研究了高速列车的滚动接触疲劳特性 刘清斌以某型高速动车组车轮为研究对象利用 和 软件分析了车轮疲劳损机械研究与应用 年第
4、 期(第 卷总第 期)车辆研究收稿日期:基金项目:兰州交通大学天佑创新团队资助项目:高速动车组车辆构造与设计系列课程(编号:)甘肃省青年基金项目:长期服役下重载机车齿轮传动系统振动特征演变规律研究(编号:)作者简介:巨继文()男甘肃兰州人硕士研究生研究方向:车辆现代设计理论与方法、疲劳可靠性等研究通信作者:商跃进()男河北南皮人教授硕士研究方向:车辆现代设计理论与方法、疲劳可靠性等研究伤和疲劳寿命上述研究一般考虑的是静态载荷下名义滚动圆上接触点的应力分析而机车在工作过程中始终在一定范围内做横摆运动这种运动也是踏面磨耗和剥离等缺陷的主要诱因 为此笔者基于瞬态三维有限元法研究车轮橫动过程中的滚动接
5、触应力变化以期为踏面缺陷分析、选修周期制定等提供理论依据 轮轨接触有限元模型.有限元求解方法轮轨接触问题通常采用增量方法求解 与一般的非线性问题区别在于它的每一个增量步中都必须将接触的约束条件作为定解条件和校核条件进而判断接触状态 计算时首先得到和时间 位形内平衡条件相等效虚位移方程然后在此基础上求得其.或.格式方程一般式描述如下:()式中:为节点质量矩阵 为节点刚度矩阵 为节点载荷矩阵 为节点位移 取零值为静态接触问题 隐式解法常常采取 方法进行迭代求解 的迭代公式为:()()()为了保证良好的计算精度轮轨接触有限元计算采用隐式求解法 隐式算法的计算速度主要由计算机内存决定采用并行计算能完成
6、单机无法计算的大规模有限元模型考虑到计算模型规模比较大用单机无法胜任所以采用有限元并行计算.轮轨尺寸材料参数及 模型以 型机车轮对和有砟轨道的实际三维尺寸建立计算模型 型机车轮对的车轮直径为 采用磨耗型()踏面钢轨采用我国铁道行业标准 /轨道 由于辐板孔等因素对研究影响较小所以在建模时忽略了辐板孔的大小 由于 软件本身建模比较复杂本文使用 进行建模在 中进行 建模各个部件导出 _ 文件后再将每个独立的部件导入 中然后在 中通过 模块将各部件组成装配体组成的装配体 模型如图 所示.轮轨有限元模型的建立根据车轮在直线行驶时的接触情况以及它们所承受的力的特性建立了一个单侧轮轨模型并在车轮的几何中心点
7、设置了一个参考点将它与车轮的内部表面相耦合 采用面面接触的方式将车轮踏面作为主面钢轨接触面作为从面以确保钢轨下表面和端面的自由度同时也约束车轮除滚动接触外的其他自由度以确保安全行驶接触面是指柔性体之间的表面接触而罚摩擦模型则是用来描述这种接触的最佳方式细化网格是提高计算精度的重要方法之一在轮轨计算中单元尺寸必须小于或等于.为了提高精度我们需要对轮轨可能接触的区域进行局部网格细化 这种方法遵循轮对细化的原则即通过每个接触区域的最小单元尺.进行细化 采用一阶六面体减缩积分单元()的离散技术两段钢轨上共产生了 个单元和 个节点从而实现了精确的离散分析 通过使用一阶六面体减缩积分单元()将车轮的细化区
8、域的网格尺寸精确到.从而使得整个轮对的结构变得更加精确共计产生了 个单元和 个节点并且将其与有限元模型相结合如图 所示 图 轮轨接触模型图 简化后的轮轨接触模型 型机车车轮与兰新线、兰青线高寒高原复杂线路钢轨的材料力学性能如表 所列轮轨材料真实应力应变如图 所示表 车轮与钢轨材料属性、力学性能参数名称材料密度/()弹性模量/泊松比车轮 钢.钢轨 钢.图 轮轨材料真实应力应变图 根据 标准规定的计算载荷确定直线运行过程中的受力情况 对应直线运行时的受力状态车轮受到垂直方向力的作用为:车辆研究 年第 期(第 卷总第 期)机械研究与应用 .()式中:为单个车轮承受的质量 是重力加速度根据给定的公式可
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- HXD3D 机车 滚动 接触 有限元 仿真
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。