冲角对车轮与道岔尖轨弹塑性接触的影响

在机车运行中轮轨间存在冲角,改变轮轨接触关系.针对冲角对车轮与尖轨接触的影响问题,建立了车轮—尖轨接触三维有限元模型,通过弹塑性接触计算,分析不同冲角工况下的接触情况.结果表明:轮轨间冲角的存在,导致车轮与钢轨接触位置发生改变,基本轨和尖轨接触斑中心不在同一钢轨横断面上,冲角越大,超前或滞后的数值越大;车轮与尖轨接触法向力随冲角的增大而增大;不同冲角工况下车轮与尖轨的接触等效应力变化规律基本一致,最大等效应力均出现在2 m位置处;冲角的增大会造成尖轨前端等效应力增大,导致车轮轮缘与尖轨的磨耗增加,降低车轮和尖轨的使用寿命.     

轮轨式垂直轴风力机自适应车轮发电平台设计与分析

垂直轴风力机相对于水平轴风力机而言具有诸多优点.基于轮轨式垂直轴风力机工作原理,进行总体结构设计.车轮发电平台是轮轨式垂直轴风力中的重要部件,主要起发电和转向作用.设计一种车轮直接带动各小型发电机的分布式车轮发电平台结构,使驱动发电机转动的车轮始终与发电机处于同一个摆动平台.该车轮发电平台可随着运行轨道曲率变化而不断自适应地转动,具有各发电机机械转动能被平稳输入的优点.设计防倾覆装置安装于风力发电小车底板上,可调整其与轨道之间的间隙,保证风力机运行时不发生倾覆.运用有限元技术对车轮发电平台受力关键零件进行静力学强度分析,验证设计的结构满足强度要求.     

重载机车在不同牵引工况下的轮轨匹配分析

重载机车轴重增大及速度提高带来了严重的轮轨磨耗问题.针对机车在不同牵引工况下的轮轨型面匹配情况,应用轮轨型面测量仪实测机车车轮型面数据,将标准与磨耗后机车车轮型面分别和标准75 kg/m钢轨型面在对中位置匹配,建立机车轮对-钢轨三维有限元模型,并进行接触计算分析,得出如下结论:车轮踏面磨耗使轮轨间的Mises应力减小,其中标准型面的最大Mises应力点出现在轮轨表面下2~3 mm处,磨耗型面的最大Mises应力点更接近轮轨表面;牵引力使车轮的等效应力点较钢轨上的应力点位置出现纵向偏移,且随着牵引力的增加,纵向偏移量越大;车轮的踏面磨耗使轮轨接触斑中心更接近钢轨内侧轨距角;施加不同牵引工况时的轮轨横向切应力几乎不变;施加相同牵引工况时,车轮型面磨耗1 mm的轮轨纵向切应力大于标准型面,而车轮型面磨耗2 mm的轮轨纵向切应力小于标准型面.     

高速列车随机激振载荷无砟轨道路基的动应力分布规律

相较于传统的列车-轨道-路基整体耦合三维有限元模型,提出一种优化处理列车荷载的方法,基于多体系统动力学理论建立列车-轨道垂向耦合模型,并通过数值计算得到考虑了轨道随机不平顺条件下的轮轨激振载荷,随后利用二次开发子程序将轮轨载荷导入无砟轨道-路基-天然地基土非线性数值分析三维有限元模型,在此基础上研究分析高速移动荷载作用...     

不同牵引制动工况下轮轨接触有限元分析

针对城市轨道交通车辆轮轨关系问题,研究在不同牵引力与制动力作用下轮轨间等效应力和接触力的变化情况,建立地铁车辆LM型车轮踏面和60 kg/m型钢轨轮轨接触有限元模型.通过计算分析得出以下结论:牵引力作用时,车轮最大等效应力的分布相对于接触中心靠前,钢轨最大等效应力分布相对于接触中心靠后;牵引力和制动力对轮轨接触等效应力和纵向切应力的作用效果相反;随着制动力的增大,接触处纵向应力呈近似正比增大,钢轨上最大纵向切应力的分布相对接触中心位于接触斑后部.     

基于ADMAS和Workbench的高空作业臂性能仿真分析

建立作业臂的ADMAS虚拟样机模型,对工作臂进行动力学仿真,得到其动态特性曲线,由仿真结果可知工作臂运行过程较平稳。同时在两种危险工况下进行整机的有限元分析,得到应力分布和应变分布,并根据应力最大位置处的受力曲线,以最大载荷分别对中臂和下臂进行加载,进行静力分析,结果表明最大应力点受最大载荷时仍然满足设计要求。     

浮置式轨道在实测轮轨力作用下的动力响应

针对现有的三种浮置式轨道结构建立三维有限元模型,通过大型有限元软件ANSYS对三者施加一试验中实测的轮轨力数据,分别得到三种浮置式轨道结构的动态响应,而后再做以比较,定性的得到三种浮置式轨道结构的减振降噪效果以及各自固有频率的范围,从而提出在实际工程应用中不同工况条件下浮置式轨道结构合理的选型、应用以及搭配方案,并为浮置式轨道的其他动力特性的分析提供了一个关键的动态理论参数.     

基于 ANSYS 的 EP6柔性飞轮的结构分析

一体式柔性飞轮是用于汽车发动机上的一种新型飞轮,该产品在开发过程中不仅要求有一定的强度、刚度和转动惯量,也要求产品在多工况作用下有一定的可靠度、不易发生失效。建立了柔性飞轮的实体模型,通过有限元分析软件ANSYS分析模拟出柔性飞轮在多工况作用下的应力分布趋势,并分析了影响应力大小的因素,确定出飞轮在各种工况作用下所受的最大应力,并与实际工况作用下的试验结果进行对比,验证有限元结果的合理性,以期对柔性飞轮的优化设计有一定的指导意义。     

国产CVT金属带摩擦片强度分析

计算了某工况下金属带摩擦片最危险处的应力状态,利用Hyerm esh软件划分网格,建立了该金属带摩擦片的有限元模型,并在Abaqus软件中进行强度分析,得到了摩擦片的结构应力在该工况下的分布规律.     

高速铁路随机振动轨道动力响应的概率分析

视车辆、轨道为一个系统,利用弹性系统动力学总势能不变值原理和形成矩阵的"对号入座"法则建立该系统的竖向振动方程,考虑轨道随机不平顺,得到列车5种运行速度下轨道的随机动力响应.列车每种速度下每次得到的轨道动力响应最大值视为随机变量的一次观察值.计算结果表明:列车每种速度下钢轨和轨道板的位移最大值、加速度最大值、车轮加速度最大值以及轮轨力最大值等随机变量均服从正态分布;随着列车运行速度增加,轮轨力最大值随机变量的均值和轨道动力响应最大值随机变量的均值亦增加.     

独立车轮与钢轨接触问题的研究

应用有限元参数二次规划法建立了独立车轮与钢轨接触的三维计算模型,通过分析不同踏面、不同相对位置的轮轨接触,得出了轮轨接触斑形状和面积、接触力的变化规律,并且对比不同踏面在减缓磨耗方面的特点.同时建立了磨耗后的轮轨接触模型,分别研究直线段和曲线段轮轨配合接触问题,总结了不同模型的接触斑面积、形状、位置,以及接触力分布和等效应力的变化规律.结果表明磨耗后的轮轨配合与其它模型相比接触斑面积最大,轮轨匹配相对较好.     

轨道参数对轮轨滚动接触行为影响

计算了不同轨道参数下JM3磨耗型车轮踏面沿60kg/m钢轨轨道滚动接触时轮轨接触几何参数和蠕滑率的变化情况;然后根据确定的轮轨接触几何参数和蠕滑率,利用非Hertz滚动接触理论和数值程序CONTACT分析了不同轨底坡和轨距对轮轨接触斑行为的影响。数值结果表明：使用1/40轨底坡时轮轨滚动接触行为不能达到最佳匹配状态,建议对目前的轮轨型面进行重新优化设计;增加轨距对轮轨接触几何参数和蠕滑率产生较大影响,小半径曲线上在考虑运行安全情况下可适当增加轨距。     

车轮踏面异常磨耗对轮轨关系影响分析

利用多体动力学分析软件SIMPACK建立了地铁车辆动力学分析模型,选取异常磨耗后的几种典型钢轨型面,通过考虑轨道表面不平顺和轮轨蠕滑等非线性因素,研究了车轮踏面异常磨耗对轮轨接触行为和动力学行为的影响。结果表明：车轮踏面异常磨耗影响轮轨接触点的分布,从而进一步影响车辆的动力学性能;轻微磨耗后的踏面轮轨型面匹配较好,轮轨动力学行为相比原始轮轨型面有所改善;车轮踏面异常磨耗后的车辆动力学性能大大降低,尤其是在通过小半径曲线时,车辆动力学性能较差;车轮踏面两沟槽磨耗对车辆动力学行为影响明显大于一沟槽磨耗的车轮踏面。     

轮轨横向接触系统的自激振动分析

为了研究轮轨接触过程中发生的自激振动现象对轮轨曲线啸叫噪声的影响,建立了轮轨横向接触系统的单自由度动力学方程,采用基于De Beer模型的改进的新型摩擦系数模型计算了轮轨接触面上的摩擦力变化,用相平面法分析了动、静摩擦系数以及横向蠕滑率对该自激振动系统的稳定性影响.计算结果表明：不稳定的轮轨自激振动会激发车轮的若干模态...     

曲线地段直线电机轮轨列车动力学响应

为研究直线电机轮轨列车行驶于曲线段线路上时,铁路线路条件对列车动力响应的影响规律,以便为修改线路设计规范提供理论依据.建立直线电机轮轨交通列车线路动力学模型,模型中直线电机所受垂向电磁力大小随列车牵引速度和电机气隙的变化而时刻改变.仿真模拟并分析垂向电磁力、车速、曲线半径、超高、轨道不平顺对系统动力响应的影响.结果表明:轨道垂向不平顺和高车速对气隙影响显著;列车通过小半径曲线段时,垂向电磁力对脱轨系数和轮重减载率的消减作用显著;脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力、车体横向加速度、车体横向位移这5类动力响应的最大值,同时受车速、曲线半径、超高影响显著.基于5类动力响应最大值的拟合公式,可对车速、曲线半径、超高取值范围进行合理匹配,并确定曲线地段的合理车辆限界.     

轨道科研试验线的轮轨力、脱轨系数及减载率研究

为了对同济大学轨道交通科研试验线进行脱轨安全性评定,采用测力钢轨法测试轨道交通科研试验线列车通过时的轮轨力,包括轮轨垂直力及横向力,由轮轨力计算脱轨系数及轮重减载率。结果表明,列车以速度20、30及40 km/h驶过时,南侧钢轨的轮轨垂直力平均值在54.91~56.14 k N范围内,北侧钢轨的轮轨垂直力平均值在72.91~76.62 k N范围内;南侧钢轨的轮轨横向力平均值在5.77~7.86 k N范围内,北侧钢轨的轮轨横向力平均值在6.48~7.11 k N范围内;脱轨系数分别为0.096、0.104及0.113,轮重减载率分别为0.141、0.152及0.154,脱轨系数及轮重减载率都远小于限界值,都具有很大的安全余量,轨道交通科研试验线在脱轨安全性评定方面完全符合要求。     

Wheel/rail dynamic interaction due to excitation of rail corrugation in high-speed railway

Characteristics of wheel-rail dynamic interaction due to the rail corrugation in a high-speed railway are analyzed based on the theory of vehicle-track coupled dynamics in this paper.Influences of the corrugation wavelength and depth on the wheel-rail dynamic performance are investigated.The results show that,under the excitation of a measured rail corrugation,the wheel-rail dynamic interaction of high-speed railway is enhanced obviously,and the high-frequency dynamic force between wheel and rail is generated,which has an obvious impact on the vibrations of the wheelset and rail,and little effect on the vibration of the frame and carbody.If the corrugation wavelength is shorter than the sensitive wavelength,the wheel-rail vertical force will increase with the growth of the corrugation wavelength,otherwise,it will decrease.However,the wheel-rail vertical force keeps increasing with the growth of corrugation depth.Furthermore,if the corrugation wavelength is shorter than the sensitive wavelength,the wheel-rail vertical force will increase with the decrease of the running speed,otherwise,it will decrease.It is also found that the critical wavelength of corrugation increases with the growth of the corrugation depth and the running speed,and the critical depth of corrugation is nonlinearly related to the sensitive wavelength.     

油介质下轮轨粘着特性数值分析-研究生论坛

基于二维滚动接触理论和部分弹流理论,建立了微凸体接触情况下的稳态部分弹流数值模型,运用多重网格法对油介质工况下的轮轨黏着特性进行数值仿真研究。利用所建立的数值仿真模型研究了轮轨接触压力分布情况,分析了滚动速度、载荷、轮轨表面粗糙度等参数对轮轨黏着特性的影响。结果表明:油介质条件下轮轨接触区的宽度比干态下要宽,是干态下接触区宽度的1.5倍左右;油介质下的轮轨黏着系数明显小于干态下的黏着系数;轮轨黏着系数随着速度的增加逐渐减小,随接触压力的增加而降低,随轮轨表面粗糙度的增加而增大。     

Wear characteristics and prediction of wheel profiles in high-speed trains

Wheel/rail relationship is a fundamental problem of railway system. Wear of wheel profiles has great effect on vehicle performance. Thus, it is important not just for the analysis of wear characteristics but for its prediction. Actual wheel profiles of the high-speed trains on service were measured in the high-speed line and the wear characteristics were analyzed which came to the following results. The wear location was centralized from-15 mm to 25 mm. The maximum wear value appeared at the area of 5 mm from tread center far from wheel flange and it was less than 1.5 mm. Then, wheel wear was fitted to get the polynomial functions on different locations and operation mileages. A binary numerical prediction model was raised to predict wheel wear. The prediction model was proved by vehicle system dynamics and wheel/rail contact geometry. The results show that the prediction model can reflect wear characteristics of measured profiles and vehicle performances.     

Damage tolerance of fractured rails on continuous welded rail track for high-speed railways

Broken gap is an extremely dangerous state in the service of high-speed rails, and the violent wheel–rail impact forces will be intensified when a vehicle passes the gap at high speeds, which may cause a secondary fracture to rail and threaten the running safety of the vehicle. To recognize the damage tolerance of rail fracture length, the implicit–explicit sequential approach is adopted to simulate the wheel–rail high-frequency impact, which considers the factors such as the coupling effect between frictional contact and structural vibration, nonlinear material and real geometric profile. The results demonstrate that the plastic deformation and stress are distributed in crescent shape during the impact at the back rail end, increasing with the rail fracture length. The axle box acceleration in the frequency domain displays two characteristic modes with frequencies around 1,637 and 404 Hz. The limit of the rail fracture length is 60 mm for high-speed railway at a speed of 250 km/h.