单轮荷载对轮轨系统变形及应力影响范围分析

根据结构动力学原理和有限元理论,建立了轮轨系统三维非线性有限元模型,用接触单元模拟轮轨实际的接触行为,计算了在不同行车速度下系统的振动特性沿轨道长度方向的变化规律.计算结果表明:系统的振动在距离轮轨接触中心点2.1m的范围内很快衰减,在2.1m之外其值变化很小;并且当速度达到350km·h-1时,系统的振动将会加剧,同时根据系统的振动情况和边界条件对计算结果的影响,建议钢轨计算长度取4.8~6m.     

列车蛇形运动状态下轮轨接触特性分析

为了分析列车在蛇形运动状态下轮轨接触区域的形状、面积、轮轨接触应力和Mises应力的特性,根据有限元理论并结合ANSYS有限元软件,建立包含一个轮对的轮轨系统有限元模型,计算分析轮轨接触特性与轴重和轮对摇头角之间的关系,计算结果表明:轮对摇头角对接触特性的影响不是很明显,而轴重和轮对中心横移量对轮轨接触斑的面积和形状有着显著的影响;接触斑的形状不同于用Hertz理论得到的椭圆形接触斑。     

贝雷梁钢便桥动力响应影响因素分析

以跨度24 m的下承式贝雷梁钢便桥作为研究对象,采用ANSYS建立三维空间有限元模型,运用瞬态动力分析方法,移动荷载模拟车辆过桥的整个过程,分析不同车速、不同加强方案对钢桥的动力响应影响。结果表明:加强弦杆能提高钢桥固有频率,不能改变其振型;随着车速的提高,钢桥的最大竖向动位移、振动加速度均呈现非线性增加;使用加强弦杆能够提高钢桥刚度,降低振动幅值,减弱车速对钢桥振动加速度的影响;从钢桥动力响应的角度考虑弦杆加强方案,由优到劣依次为上下弦杆加强、上弦杆加强、下弦杆加强、无加强弦杆;无论是否使用加强弦杆都会使得内外侧贝雷梁变形不一致,因变形差异微小可忽略不计。综合考虑,建议贝雷梁作为钢便桥使用时,宜加强上下弦杆以减小动位移,限速50 km/h以降低钢桥振动影响。     

轮轨三维非线性静态接触应力及其影响因素分析*

轮轨接触是高速列车运营安全中的关键问题,研究轮轨三维非线性静态接触应力及其影响因素是解决这些问题的关键。利用有限元分析软件 ANSYS,建立三维轮轨有限元模型,轮轨之间建立面面接触单元,对 TB锥形踏面和CHN60钢轨静态接触进行计算,分析轮重和材料模型因素对接触斑形状和面积的影响,并与 Hertz理论解进行对比,进而分析平均接触应力、轮轨 Mises应力的影响,再利用弹簧单元模拟弹性地基,考虑地基刚度因素对轮轨静态法向接触应力的影响。结果表明：轮轨接触斑面积和形状是轮轨接触应力的主要影响因素;轮轨接触斑形状与 Hertz理论的椭圆接触斑存在差异,随着轮重增加,接触斑面积的差距逐渐越大,导致轮轨平均接触应力不同;弹性材料的接触斑面积小于弹塑性材料接触斑面积;轮轨接触不可避免的出现塑性变形;法向接触应力随着地基刚度减小而减小,但过小的地基刚度会增加地基变形,对列车长期运行不利。