车轮滑动时钢轨热弹塑性有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立轮轨接触热弹塑性平面应变热机耦合有限元模型。模型中,材料本构采用的是双线性塑性模型,考虑轮轨自由表面与环境的热对流的影响和温度对材料参数的影响,通过移动边界条件模拟轮轨接触区的移动。分析车轮滑动时不同摩擦因数和轴重对钢轨温度场和残余应力分布的影响。计算结果表明,钢轨表面最高接触温升发生在接触斑中心后半轴靠近边缘处,温升主要分布在接触表面大约1.6mm的深度范围,钢轨表层最大VonMises等效应力发生在离钢轨表面大约0.2mm的次表面;残余应力应变的影响主要在钢轨表面大约10mm范围内,在钢轨表面考虑热影响时残余应力比不考虑热影响的大;考虑热影响时钢轨表层的温度随摩擦因数和轴重的增大而增大,钢轨表层残余应力也随着摩擦因数的增大而增大,而轴重对钢轨表面残余应力影响不明显,而在次表层影响很大。     

架桥机车轮打滑时车轮和轨道的热机耦合分析

架桥机在工作过程中,偶尔会出现车轮在轨道上的打滑现象,此现象会对车轮和轨道的性能产生重要影响。运用有限元软件ABAQUS,建立架桥机的车轮在轨道上纯滑动时,车轮和轨道的热机耦合三维有限元模型。分析车轮和轨道的温度场及应力场分布,以及不同工作参数（工作载荷、摩擦系数和滑动速度）对车轮及轨道的温度及应力的影响。分析结果显示：架桥机的最高温度在车轮上的接触区,并且呈现一直升高的趋势;轨道表面温度场分布呈细长条状,其温度呈现一个急速快速及缓慢下降的过程;车轮和轨道的最大温度和应力和工作参数（工作载荷、摩擦系数和滑动速度）呈现正相关关系。最后运用移动热源法分析了轨道的温度及塑性应变特性,其趋势与三维模型一致,说明方法可靠。     

车轮全滑动轮轨摩擦温升三维有限元分析

基于有限元法和非稳态导热问题微分方程,建立轮轨摩擦温升三维数值分析模型.分析轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨接触区附近摩擦温度场的影响.模型中考虑了轮轨与环境间的对流换热和轮轨接触界面的相互导热过程.分析结果表明,轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨摩擦接触温升及其热影响层深度都有明显影响.轮重不仅影响轮轨表面最高摩擦温升,而且影响热影响区域的大小;相对滑动速度变大,热影响层深度和宽度分别变浅和变宽;摩擦因数越大,热影响区越大.     

转动热源作用下的制动盘顺序热机耦合分析

当对制动器进行设计时,需对像循环制动工况等重负荷工作条件下的制动盘热机耦合现象进行研究。考虑到采用完全热机耦合方法存在求解时间长、且不容易收敛的缺点,不适合分析制动时间较长的重负荷制动工况,同时传统的基于固定热源的顺序热机耦合又不能很好地模拟热源转动的真实情况。因此,提出基于转动热源的顺序热机耦合法,在验证该方法的可行性后,将其运用至循环制动工况的热机耦合仿真分析中,仿真结果令人满意,具有工程价值意义。     

基于ANSYS的轮轨摩擦热效应分析

随着铁路的高速化和重载化,车辆运行环境日益恶化,破坏的程度也越严重。针对机车特定轮重、相对滑动速度、摩擦系数的工况,应用有限元分析软件ANSYS对钢轨瞬态温度场作了计算研究,并利用其中的参数化设计语言(APDL)实现了移动载荷的加载。结果表明钢轨轨表面温度随摩擦系数和相对滑动速度的增加而增大,最高温升与摩擦系数和相对滑动速度呈线性关系。得出的温度场为钢轨结构优化设计提供了依据。     

基于热力耦合的钢轨接触疲劳裂纹扩展特性分析

采用热弹塑性有限元法和裂纹尖端位移法,对轮轨全滑接触状态下的钢轨表面斜裂纹的扩展特性进行分析.热力耦合有限元模型中,考虑轮轨自由表面与环境热对流、裂纹表面间热传导和温度对材料参数的影响,通过移动边界条件模拟轮轨接触区的移动,计算轮轨摩擦因数、裂纹表面间的摩擦因数和裂纹角度对钢轨表面裂纹扩展特性的影响.计算结果表明:在热...     

湿式多片离合器热机耦合温度场及应力场分析

建立了湿式多片离合器三维有限元模型,在湿式多片离合器的热流、热传导、对流方程的基础上建立了边界条件;采用热-机耦合仿真方法,在不同的内外半径差、接合时间和接合次数等参数或工况下对钢片的温度场和应力场进行了分析。研究结果为湿式多片离合器优化设计及离合器热管理系统的建立提供了参考。     

高强化柴油机活塞的热机耦合强度分析

以某型高强化柴油机的活塞为研究对象,建立了活塞三维热弹性有限元计算模型,对某一额定工况下的活塞温度场和热机耦合应力进行了计算.分析了活塞在单独机械载荷作用下以及热机载荷共同作用时的栽荷响应特点,给出了温度场对活塞应力的影响规律和活塞在热机耦合条件下强度的薄弱环节,为改进活塞的结构设计、提高活塞的结构可靠性提供了理论依据.     

车轮滚动时轨头内弹性应力场的计算和分析

Ｋａｌｋｅｒ的“完全理论”和ＣＯＮＴＡＣＴ程序是最有代表性的三维非Ｈｅｒｔｚ弹性体滚动接触理论,其适用范围仅限于接触区。文中的实例分析表明,辆载是影响钢轨接触应力的主要因素,摇头角的影响也不可忽视,相对说来横移量对钢轨接触应力的影响是最小的。     

轮轨接触应力数值计算方法

为了得到轮轨接触应力较精确的数值解,分别采用Hertz接触理论模型、传统有限元模型及改进有限元模型求解轮轨接触应力,并从计算精度和计算时间方面对3种模型进行了比较.结果表明,有限元模型较Hertz接触理论模型更能反映轮轨接触的实际情况,改进的有限元模型在允许的计算精度范围内可以大大提高计算效率;轮轨最大接触应力发生在轮轨表面以下约2.5 mm的位置,呈弧形分布,并随轴重的增加而增大,高应力区宽度增大,离初始接触位置一定距离处的钢轨表面出现高应力区.     

考虑摩擦因数与滑动速度相关时的轮轨滚动接触有限元分析

使用与滑动速度相关的摩擦因数替代库伦摩擦定律中的常系数,结合mixed Lagrangian/Eulerian方法建立轮轨滚动接触有限元模型,分析牵引力主导的蠕滑工况下的干燥状态的轮轨滚动接触特性。通过与摩擦因数取值为常数的轮轨滚动接触分析结果对比发现:与滑动速度相关的摩擦因数对轮轨滚动接触最大接触应力和接触斑面积影响不大,均在1%以内;但是对轮轨接触斑内最大Mises应力、最大纵向切应力、最大横向切应力和最大等效塑性应变影响较大,特别是对最大纵向切应力影响幅度近20%;更需要引起注意的是对轮轨滚动接触摩擦力矢量分布和切向塑性应变分布影响明显,这对轮轨滚动接触疲劳损伤分析非常重要。     

大口径火炮多发连射炮管热力耦合分析

通过建立一维内弹道学两相流模型和经典圆管瞬态热传导模型,研究了大口径火炮多发连射过程的瞬态传热特性,并用ABAQUS软件进一步分析20发连射时炮管的热结构耦合场。得到某155mm火炮药室部温度场和瞬态热应力场分布规律,为进一步评测炮管的疲劳裂纹和确定剩余寿命提供了参考。     

基于液力耦合器泵轮的有限元分析

随着工业生产及国民经济的不断发展,液力耦合器因其显著的节能优势受到越来越多的关注.其中,液力耦合器工作轮的静应力分析及计算对液力耦合器的最优化应用有着至关重要的作用.论文以液力耦合器的工作轮为研究对象,对泵轮、涡轮及转动外壳的几何模型进行了有限元分析.通过分析得出,离心力对叶片根部的应力影响约占最大工况时应力的50％左右.     

基于MARC平台的连续铸轧热力耦合分析

综合考虑辊套与铸轧板的弹塑性变形对温度场和应力场的影响，建立了铝带坯双辊连续铸轧过程的二维动态热力耦合计算模型；通过热模拟试验得出了纯铝高温流变本构关系和接触热阻计算模型；在MARC有限元分析软件平台上开发了粘塑性材料本构用户子程序URPFLO．F和接触表面传热系数用户子程序UHTCON．F；采用更新的拉格朗日方法（UL法）进行分析，得出铝带坯连续铸轧过程温度场和应力场的分布。实例计算表明，所得结果与实测结果相吻合，模型和子程序能够很好地应用于连续铸轧过程的计算与研究。     

套筒与轴热套装过程的接触有限元分析

运用MSC.Marc对套筒与轴的热套装过程进行有限元模拟,涉及热机耦合分析和接触分析。在建立合理的有限元模型、正确定义和选择边界条件的基础上,分析套筒受热自由膨胀状态以及套筒与轴过盈配合的应力应变,最后通过对比分析模拟结果与试验结果验证有限元分析的合理性,为结构的进一步改进提供理论依据。     

重载铁路不同磨耗阶段车轮与曲线钢轨的接触分析

应用轮轨型面测量仪在大秦重载线路上跟踪测量不同磨耗阶段的货车车轮和钢轨型面,并选取典型的轮轨型面,针对曲线轮缘贴靠位置,建立轮轨三维接触有限元模型,进行弹塑性计算分析。计算结果表明:在相同的载荷工况下,随着轮缘的磨耗,轮轨接触斑面积呈现出先增加后减小的变化趋势,初期车轮轮缘根部局部剧烈磨耗,逐渐扩大到整个轮缘剧烈磨耗,然后从III型面开始,轮缘和踏面磨耗均匀,轮缘磨耗进入相对稳定的磨耗阶段直至磨耗到限;在曲线位置处,各个磨耗阶段的车轮型面与磨耗稳定期钢轨型面相匹配时的等效应力均明显小于与标准钢轨相配合时的等效应力,而且磨耗后的钢轨型面能够显著改善轮缘贴靠时的应力分布情况,减小轮轨间等效应力,能相对减轻轮轨磨耗;综合考虑轮轨接触斑面积、等效应力的大小与分布情况,III型车轮型面的综合指标相对较优。     

基于SIMPACK的扁疤车轮轮轨冲击力学特性分析

为研究高速列车车轮多处扁疤引起的动力学问题,建立了CRH2型动车组的车辆-轨道动力学模型及车轮扁疤模型。采用变轮径扁疤模拟法,分析单处和两处扁疤的车轮引起的轮轨冲击响应,确定车轮两处扁疤时的扁疤长度、车速及扁疤间夹角变化对轮轨冲击的影响,进而确定CRH2型动车组安全运行时车轮扁疤限值,为高速动车组列车的行车安全提供了依据。     

铁路轮轨润滑脂的研制

采用IR、XRD、SEM-EDS等手段,对常用铁路轮轨润滑脂进行剖析,得到润滑脂的基础油种类和添加剂组成。研制一种新型铁路轮轨润滑脂,并与常用铁路轮轨润滑脂的性能进行比较。结果表明:研制的润滑脂的最大无卡咬负荷为863 N,比常用铁路轮轨润滑脂的大一倍多,其摩擦因数为0.008～0.032,明显小于常用铁路轮轨润滑脂的0.039～0.051,但烧结负荷小于常用铁路轮轨润滑脂;研制的润滑脂具有更好的胶体稳定性和耐热性。