轮轨接触温升及其数值分析研究

应用传热学原理建立了轮轨接触传热的二维模型，应用Ｌａｐｌａｃｅ变换法求出了轮轨接触区的接触温升的解析解。由于解析法难以求出接触区以外的温升，数值方法得以应用，因而应用有限差分法求得了轮轨接触温升的完全数值解。通过比较分析得出，数值解和解析解间的差别随列车速度和蠕滑率的增大而增大；如果只要求轮轨接触区的温升，鉴于解析解计算速度比数值解快得多，从工程应用上来说，解析解可以满足要求。     

函数型摩擦系数条件下轮轨滚动和滑动接触的热机耦合分析

以直径为860mm的LMA型踏面轮对和60kg.m-1钢轨为例,在考虑轮轨间热传导以及轮轨与环境间的热传导和热辐射基础上,采用非线性有限元分析软件ABAQUS提供的mixed Lagrangian-Eulerian方法建立轮轨接触的热机耦合有限元模型,并采用隐式和显式相结合的方法分析轮轨滚、滑动接触工况下的热机耦合问题。结果表明:轮轨滚动接触时,轮轨间的摩擦温升较小、不影响轮轨表面的材料性能,工程上可以忽略其温度对轮轨接触特性的影响;轮轨滑动接触时,轮轨间的摩擦温升足以改变轮轨表面的材料性能,进而影响摩擦系数,且不同摩擦系数对轮轨接触热机耦合特性影响也较大,因此采用与相对滑动速度、温度和载荷等因素相关的函数型摩擦系数可以准确分析轮轨滑动接触的热机耦合特性。     

重载运输与轮轨接触

指出了轮轨接触问题在重载运输中的突出作用并分析了原因，论述了重载运输所面临的大量轮轨关系问题并分析了接触问题在其中的关键地位。认为非赫芝特性是轮轨接触问题的基本特性，只有在这一认识水平的指导下，才有可能深入探讨轮轨接触的实质，解决重载运输所提出的轮轨接触问题。     

轮轨滚动接触疲劳问题研究的最新进展

由于轮轨之间的剧烈作用，轮轨滚动接触疲劳的破坏现象是非常严重的，这是至今尚未得到根本解决的难题，而且有些破坏机理尚不清楚。轮轨接触表面的疲劳破坏不仅使铁路运营成本增大，而且直接危害列车的行车安全。本文详细综述了轮轨滚动接触疲劳问题在近10年的研究进展情况，其中包括三维弹塑性滚动接触理论模型和数值方法，轮轨滚动接触疲劳破坏的各种因素数值分析方法和试验方法，以及轮轨新材料研究进展。涉及近10年来国内外发表的100多篇重要文献，并在此基础上提出了今后的研究方向。     

轮轨接触振动及其对轮轨粘着的影响

轮轨滚动接触分为稳态接触和非稳态接触.非稳态接触使得轮轨接触参数发生变化,即发生接触振动.轮轨接触参数的变化必将影响轮轨粘着性能.本文对轮轨接触振动进行建模、求解,并将轮轨接触参数的变化应用于修正的轮轨粘着理论中,探讨轮轨接触振动对轮轨粘着的影响.     

接触问题的余能原理及其在轮轨滚动接触研究中的应用

根据变分和应力虚功的概念推导一般有限线弹性体接触问题的余虚功原理，并分析其在轮轨接触研究中的应用，将轮轨接触问题分别看成无限半空间和有限体接触这样两个具有特殊边界的弹性力学问题，为进一步从数值方面精确分析轮轨接触斑提供理论依据。     

用Laplace变换法研究轮轨滑动引起的温升（上）

在假设轮轨接触的压力为Ｈｅｒｔｚ椭圆分布且热源为瞬时静态热源的基础上，用Ｌａｐｌａｃｅ变换法研究了轮轨之间的滑动所造成的温升。     

用拉普拉斯变换方法研究轮轨滑动引起的温升

用拉普拉斯变换方法研究了由于轮轨之间的滑动所造成的温升。假设轮轨接触的压力为赫兹椭圆分布，且热源为瞬时静态热源。     

轮轨接触与运行稳定性

阐述轮轨接触与运行稳定性间的关系，及其应用效果。     

有限元网格自适应技术在轮轨接触分析中的运用

就有限元网格自适应加密技术在轮轨接触应力分析中的运用进行了尝试，并以vonMises(冯.密赛斯）等效应力超过屈服应力为网格自适应加密准则，根据实际轮轨材料的弹塑性应力-应变强化曲线，对轮轨接触问题进行有限元弹塑性分析，实现了在轮轨接触中的应力集中部位单元网格的自适应加密，提高了轮轨接触应力分析的计算精度和效率。     

轮轨接触力学的最新发展

文章重点讨论车轮／钢轨的流动接触问题，着重介绍了如何处理轮轨材料变化、磨损和蠕滑现象，并详细介绍了各种方法，包括最新遵循拉格朗日－欧拉原理的有限元法。最后给出了关于轮轨破坏的机理。     

轮轨非对称接触及其对车辆动力学性能的影响

随着速度的不断提高,轮轨接触关系对列车运行安全性的影响越来越大。当轮轨型面发生损伤后,轮轨非对称接触现象就会产生。轮轨非对称接触现象不仅影响车辆运行的安全性,同时与车轮型面损伤问题也有着密不可分的关系。文章以SS3B型机车为例,建立了由轮轨型面磨耗和轮径差导致的轮轨非对称接触的模型。仿真结果表明当轮轨非对称现象发生后,机车的抗蛇行运动临界速度就会降低,同时,曲线通过的脱轨风险性也会显著增大。     

轮轨水介质接触的完全数值分析方法

基于部分弹流理论，建立一种高速轮轨在水介质作用下接触问题的完全数值分析方法。研究在介质水作用下高速轮轨间接触压力分布，给出高速轮轨介质接触时的固体承载及液体动压分布。     

大轴重货运交流传动电力机车轮轨接触研究

根据机车轮对和轨道的实际尺寸,考虑材料非线性和接触非线性,建立轮轨接触弹塑性有限元模型。基于此有限元模型,分析计算了车轮材质不同对轮轨接触的影响,以及牵引力对轮轨接触的影响,得出了接触斑、接触应力等的变化规律。     

轨道交通轮轨接触面材料性能与轮轨切向接触阻尼关系研究

为准确计算轮轨切向接触阻尼,基于接触阻尼理论,考虑轮轨材料的弹塑性变形和车轮表面粗糙度,采用有限元法,将轮轨材料的接触面进行离散;基于罚函数面-面接触算法定义轮轨接触,建立轮轨粗糙表面接触有限元简化模型;通过间接输入实际车轮表面硬度数据并且加载位移载荷来计算轮轨切向接触阻尼损耗因子和轮轨切向接触阻尼.仿真结果表明:轮轨切向接触阻尼损耗因子随着法向载荷、摩擦系数和车轮表面硬度的增加而减小,而粗糙度对其影响不大;轮轨切向接触阻尼与法向载荷、材料表面的摩擦系数及材料表面的硬度呈正相关;随着摩擦系数的增大,轮轨切向接触阻尼先增大后趋于稳定;轮轨切向接触阻尼与运行里程数并非呈现单调性变化.因此,当考虑轮轨材料表面粗糙度微观结构时,更能够反映实际情况.     

新型轮轨关系试验台研究

提出一种新型基于轮轨接触的轮轨作用试验台的技术方案,解决以往采用轮—轮接触试验台模拟轮轨接触关系的不准确性。对试验台关键的轨道驱动方式进行了分析,采用行星齿环滑块往复运动机构作为其传动机构。建立了运动机构的数学模型,并采用ADAMS软件完成机构的仿真分析。新型轮轨作用关系试验台可真实反映轮轨之间的接触作用,对轮轨关系的研究提供试验技术手段。     

表面粗糙度对轮轨接触的影响

表面间的接触实质上是粗糙表面微凸体间的相互作用，而微凸本的变形方式取决于其分布规律，几何形状及所承受载荷大小，本文利用粗糙表面弹－塑性接触模型研究了表面粗糙度对轮轨接触应力和真实接触面积的影响，并通过数值计算得到影响关系曲线。     

轮轨接触应力问题的安定性分析

轮轨的相互作用实际上是反复载荷作用下的接触问题，根据Ｍｅｌａｎ定理从理论上对轮轨接触应力问题进行了安定性分析，并得到了轨头内残余应力可能存在的形式，同时，应用三维非赫兹动接触应力的计算软件ＣＭＥＥ，从数值上对轮轨接触应力问题进行了安定性分析。     

轮轨与轮轮接触几何计算研究

对轮轨接触几何计算的迹线法进行了深入研究,给出了两种常用坐标系下‘迹线法’的正确计算公式.在此基础上,对轮轮接触几何关系进行了分析,结果表明:轮轮接触点计算并不能像轮轨一样缩减为一维搜索,只能由二维搜索得到,给出了一种简洁的轮轮接触二维搜索算法及公式;同时提供了一种快速搜索轮轨和轮轮接触点的编程方法.     

小比例环形轮轨接触试验台可行性仿真研究

针对由轮轨接触饱和蠕滑率引起的高频振动造成钢轨损伤问题，提出了一种小比例环形轮轨接触试验台动态模拟方法。其采用环形轨道模拟轮轨持续接触运行工况，结合转向架与受电弓组成的试验车辆模拟轮轨接触振动耦合作用，通过两套牵引系统模拟轮轨接触运行中的纵向接触蠕滑、加速及制动等工况。通过计算确定了环形钢轨的最小曲线半径为7.00 m,经SIMPACK软件仿真分析获得的最大脱轨系数为0.668,符合安全运行要求。