世界铁路发展状况及其关键力学问题 全国结构工程学术会议特邀报告

论述了世界部分发达国家和我国铁路发展情况、铁路运输的优点及其在经济建设中所发挥的作用。介绍了世界发达国家和我国铁路发展历史和未来轨道交通发展方向。详细讨论了现有铁路运输存在的问题和未来高速铁路亟待解决的关键力学问题。它们主要是:(1)弓网/列车/轨道(桥梁)大系统耦合动力学; (2)车辆结构强度和可靠度问题;(3)轮轨关系(脱轨、粘着、滚动接触疲劳和波浪形磨损、轮轨噪声);(4)高速列车弓网动力学和高速受流条件下摩擦磨损;(5)轨道结构关键力学和严酷环境下轨道工程破坏问题。这些问题直接危及到行车的安全和运行品质.并提出今后解决这些问题的主要方向。     

基于MATLAB直动滚子凸轮接触应力计算

利用Hertz接触理论探讨直动滚子从动件盘形凸轮的接触应力计算方法,结合MATLAB强大的计算求解功能,编制出凸轮接触应力的MATLAB计算程序,为凸轮的接触强度校核提供依据.     

低温环境下制动参数对列车制动材料摩擦性能的影响

利用销-盘式摩擦磨损试验机与温度控制装置模拟低温环境下列车的制动行为,研究了低温环境(-20℃)下制动压力、制动速度对制动盘与制动闸片摩擦磨损性能的影响.研究结果表明,低温环境(-20℃)下制动盘与闸片之间的摩擦因数和磨损率均比室温环境(20℃)下略微提高.在低温环境下,制动压力和制动速度对制动材料摩擦磨损与损伤行为有...     

U71Mn钢轨气压焊接头的损伤行为

采用硬度计、轮廓仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等对服役后的U71Mn钢轨气压焊接头的硬度、裂纹形貌及显微组织进行测试与观察,分析接头不同区域的损伤行为.结果表明:焊接接头两侧距接头中心30～50 mm处存在低凹区域,其位置与软化区位置吻合;轮轨接触使接头硬度提高,但是软化区的硬度始终低于母材;根据珠光体形态,接头从中心...     

非概率法的钢轨可靠性分析

基于Hertz接触理论,以大秦重载铁路钢轨为研究对象,将HXD1型交流传动货运电力机车车轮和钢轨的曲率半径、材料弹性模量、泊松比及机车单轮重量和轮轨运行冲角等不定参量设为区间变量,运用非概率法进行强度可靠性分析。计算结果表明,HXD1型交流传动货运电力机车在大秦重载铁路钢轨上运行过程中,其钢轨强度可靠性满足使用要求,证明了非概率可靠度算法在钢轨强度可靠性研究中应用的可行性,为今后钢轨可靠性的研究提供了一种简单有效的方法。     

铁路钢轨损伤机理研究

钢轨损伤一直是铁路运输中的一个关键问题，损伤类型主要是钢轨压溃、侧磨、波磨和剥离，占钢轨损伤量的80％以上。探讨了这几种钢轨的损伤形式，认为钢轨损伤加剧主要是因为轮轨之间表面摩擦力的增加所致；提高钢轨材质是预防钢轨损伤的最主要方法。     

轨顶摩擦改进剂对车辆动力学性能的影响

通过对轨顶涂覆摩擦改进剂对轮轨黏着特性影响的分析,发现摩擦改进剂不仅会改变轨面摩擦因数,并且会改变Kalker权重系数,这与通常认为的摩擦改进剂只改变摩擦因数不同。考虑摩擦改进剂对摩擦因数和Kalker权重系数的影响,研究货车车辆在轨顶涂覆摩擦改进剂的轨道上运行时的动力学性能。利用SIMPACK软件包建立货车车辆模型,包括车体、摇枕、侧架、轴箱、轮对等部件,分析车辆在轨顶涂覆摩擦改进剂的轨道上直线和曲线运行时的平稳性和安全性。计算结果表明,摩擦改进剂可以明显改善车体的横向平稳性,而对车体的垂向平稳性影响较小;摩擦改进剂会使车辆的脱轨系数和轮重减载率小幅增加,但是均小于国标规定的安全限值,不会影响行车安全。     

JD-1轮轨模拟试验机转轴损伤机制分析

转轴是JD-1轮轨模拟试验机夹具的重要组成部分,在试验机运行过程中承受垂向载荷和制动扭矩的综合作用。针对轮轨模拟试验机转轴-轴承过盈配合面上出现的损伤,从宏观、微观层面分析其损伤机制。转轴和轴承内圈在试验机运行过程中发生的弹性变形量存在差异,导致转轴-轴承过盈配合面区域内出现微小幅度的往复相对运动,从而产生微动损伤。在载荷综合作用下,转轴-轴承过盈配合表面出现了严重的微动疲劳磨损和较为严重的不均匀塑性变形,靠近制动器一端的表面塑性变形不均匀程度更为严重。分析结果为转轴损伤的减缓和预防提供了参考。     

车轮材料对轮轨系统匹配性能的影响

利用MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机研究4种含碳量不同的车轮材料分别与PD3热轧钢轨进行匹配的磨损与疲劳性能。结果表明：随着车轮材料的含碳量增加,硬度增大、耐磨性增强,导致磨损量降低,轮轨系统的磨损量呈现先减小后增大的趋势;车轮试样的塑性变形层厚度随含碳量的增加而减小,抗疲劳性能加强;车轮试样表面由严重剥落损伤向轻微剥落转变,伴随有一定的黏着磨损;钢轨试样表面以剥落磨损为主。     

表面粗糙度对轮轨黏着特性影响

水油介质下极易发生轮轨低黏着现象,结合轮轨黏着试验和根据二维滚动接触理论和部分弹流润滑理论建立轮轨黏着数值仿真模型,给出了水油介质下轮轨表面粗糙度对轮轨黏着系数和增黏的影响规律,验证了数值仿真模型的有效性.结果表明:水介质下随蠕滑率增加黏着系数呈先快速增加后小幅减小并稳定的变化;水、油介质下随表面粗糙度增加轮轨黏着系数呈增加趋势;水介质下轮轨表面粗糙度从1μm提高到50μm,黏着系数增加126.5%,油介质下轮轨表面粗糙度从5μm提高到20μm,黏着系数增加61.4%.