非椭圆接触面下钢轨三维弹塑性应力分析

轮轨接触应力的计算是轮轨关系的一个重要课题。建立了一个任意形状钢轨和车轮在任意点接触时,接触面形状和接触面力的计算模型,然后把计算出的接触面力作为外载施加到三维弹塑性有限元模型中,进行轨头中部应力的计算,从而构成了一个完整的计算方法。最后的计算结果表明,该方法适用于具有复杂外形特征的轮轨接触应力的计算。     

角接触球轴承极限推力载荷有限元分析

介绍了角接触球轴承极限推力载荷经典力学的计算方法;用有限元分析方法对角接触球轴承的极限推力载荷进行分析,通过研究滚动体与内、外圈滚道接触状态,研究在不同的内、外圈沟曲率系数情况下,极限推力载荷的变化情况,并确定角接触球轴承的极限推力载荷,避免轴承在使用过程中产生边缘应力集中,为角接触球轴承的设计与应用提供有价值的参考.     

径向载荷对预负荷滚子轴承径向承载性能的影响

根据接触力学理论,用有限元法对预负荷实心和预负荷空心圆柱滚子轴承的径向刚度、滚子最大接触应力和轴承最大径向载荷进行了研究,分析了径向载荷对轴承的径向刚度、滚子最大接触应力的影响,结果表明,径向载荷不仅对最大接触应力有影响,而且对轴承径向刚度的也有显著影响;预负荷滚子轴承设计时一定要考虑载荷对轴承的径向刚度、滚子最大接触应力的影响为预负荷圆柱滚子轴承的设计与应用提供参考.     

磨耗状态下城际动车组轮轨曲线磨耗特性

以CRH6A城际动车组为研究对象，基于实测磨耗后轮轨型面，利用多体动力学软件Universal Mechanism建立了车辆动力学模型，计算了通过曲线时的轮轨力与轮对位置参数；在非线性有限元软件ABAQUS中，基于任意拉格朗日欧拉方法建立了轮轨三维滚动接触模型，计算了轮轨接触应力特性和滑移特性；基于Archard磨损模型，提出一种车轮表面接触区域磨损速率快速计算方法，研究了新轮、磨耗初期车轮和磨耗到限车轮与新轨、磨耗后钢轨相互作用下，车轮通过曲线时接触区域磨损特性。研究结果表明:新轮和磨耗后钢轨、磨耗初期车轮和新轨、磨耗到限车轮与新轨相互作用下最大法向接触应力分别达到了2 017、1 803和1 668 MPa，比新轮和新轨、磨耗初期车轮和磨耗后钢轨、磨耗到限车轮和磨耗后钢轨3种作用下最大接触应力高出20%以上；新轮和磨耗后钢轨、磨耗初期车轮与新轨、磨耗初期车轮和磨耗后钢轨相互作用下，轮轨间出现两点接触、三点接触，甚至四点接触；在多点接触下，轮缘处接触点表现出应力集中且磨损速率较高的特点，最大磨损速率分别达到2.60×10-5、3.82×10-5、3.52×10-5 mm·s-1，远高于新轮和新轨、磨耗到限车轮和新轨、磨耗到限车轮和旧轨3种作用下的磨损速率；磨耗到限车轮和新轨与磨耗钢轨相互作用下的磨损速率均相对较小，说明在磨耗后期的车轮磨耗相对较小；轨角磨耗会严重加剧新轮的轮缘磨耗，且磨耗初期车轮具有较高的轮缘磨损速率，应将车轮镟修周期和钢轨打磨周期相协调，并通过涂油等方式降低磨耗初期的轮缘磨损。      

高速列车轴箱圆锥滚子轴承滚子的对数修形

应用轴承载荷分布理论计算了最大滚动体载荷,建立了高速列车轴箱圆锥滚子轴承单个最大受载滚子的三维切片模型,进而运用有限元软件ABAQUS,对不同工况下三种对数凸形的滚子与内、外圈的接触应力及等效应力进行了探究;并对对称对数修形在三种工况载荷下,不同修形量与接触应力的关系进行了研究.得出对称对数修形效果最佳,非对称修形次之,并给出三种工况的最佳修形量数值.     

不同加载方式的斜齿轮接触分析

以一对相互啮合的渐开线斜齿轮为研究对象,通过APDL语言生成参数化几何模型,研究映射网格划分方式并建立了斜齿轮接触的有限元模型,基于非线性接触算法在不同加载方式下对齿轮啮合齿面的接触应力进行了分析,将仿真与赫兹计算结果进行了比较,讨论了不同加载方式对接触应力的影响.     

高速列车轴箱圆锥滚子轴承滚子的对数修形

应用轴承载荷分布理论计算了最大滚动体载荷,建立了高速列车轴箱圆锥滚子轴承单个最大受载滚子的三维切片模型,进而运用有限元软件ABAQUS,对不同工况下三种对数凸形的滚子与内、外圈的接触应力及等效应力进行了探究.对对称对数修形在三种工况载荷下,不同修形量与接触应力的关系进行了研究,得出对称对数修形效果最佳,非对称修形次之;并给出三种工况的最佳修形量数值.     

考虑材料温变特性的三维轮轨接触热分析

为研究材料温变特性对轮轨接触行为和摩擦温升的影响,提出了一种考虑材料温变特性的三维轮轨热力耦合模型,能够考虑纵、横向蠕滑率和自旋的影响,更为真实地模拟轮轨系统的服役状态.首先,研究了热力耦合建模方式对轮轨界面摩擦温升及接触应力的影响;随后,将该模型应用于地铁小半径曲线处车辆-轨道相互作用模拟.结果表明：当轮轨界面温度达到450℃时,轮轨接触应力显著降低,降幅可达20%;考虑热力耦合建模后,轮轨界面的预测温升明显低于不考虑热力耦合建模时的结果,在蠕滑率为0.16时,两者的差异可达51%;地铁车辆在小半径曲线线路上运行时轮轨摩擦温升因过大的蠕滑率与自旋会急剧增大到750℃,应考虑轮轨热力耦合建模以避免过高估计轮轨摩擦温升以及轮轨接触应力.     

考虑打磨量的重载钢轨打磨廓形优化设计

为在重载钢轨打磨廓形优化设计中最小化钢轨打磨量，建立了打磨量的钢轨廓形对齐及计算方法，设计以轮轨磨耗指数、轮轨接触应力以及钢轨打磨量为优化子目标的综合优化评价模型，并对不同优化策略的优化结果进行了分析. 首先，通过矩阵旋转变换、曲线拟合及样条插值等理论建立钢轨廓形自动对齐算法，并计算目标廓形打磨量；其次，考虑轮轨磨耗指数、接触应力以及钢轨打磨量，建立综合优化目标函数，采用遗传算法并联合车辆轨道动力学仿真模型求解优化钢轨打磨廓形；最后，运用所建立的钢轨廓形优化设计模型计算分析不同优化策略的设计结果. 研究结果表明:同时考虑轮轨磨耗、轮轨接触应力和钢轨打磨量，优化后曲线外、内轨廓形平均磨耗指数相比初始廓形下降68.9%，内轨接触应力下降39.1%，打磨量下降21.8%，优化效果最佳；只考虑轮轨磨耗和接触应力时，优化后曲线外轨廓形磨耗指数和内轨接触应力下降较为明显，但打磨量下降速率相对较慢，仅为11.3%；只考虑打磨量时，优化后钢轨廓形打磨量下降最快，为24.4%，但轮轨接触应力显著变大.      

不同钢轨廓形下高速铁路轮轨型面匹配

为了分析不同钢轨廓形对我国高速铁路轮轨型面匹配的影响,针对高速铁路线路上使用的CHN60、60N和60D钢轨廓形,基于经典迹线法、三维非赫兹滚动接触理论及车辆-轨道耦合动力学,分别研究了不同钢轨廓形与高速车轮LMA型面匹配时的轮轨接触特性和车辆动力学性能.研究结果表明:不同钢轨廓形下,轮轨接触几何关系有较明显的差异;在不同轮对横移量下,CHN60钢轨的轮轨接触应力比另外两种钢轨廓形小;当轮对横移量为6 mm时,CHN60钢轨对应的轮轨接触状态最优,其接触斑面积最大,且接触应力分布较为均匀;不同钢轨廓形对车辆的临界速度及曲线通过能力影响较大,60D钢轨与LMA型面匹配时车辆的临界速度约为763 km/h,为三者中最高,但CHN60钢轨与LMa型面匹配时车辆的曲线通过性能最好,相应的轮轨横向力最大值3.584 k N,轮对横移量最大值3.35 mm,是三者中最小.     

非赫兹接触理论在货车轮轨接触应力分析中的应用

本文在对轮轨非赫兹接触计算程序进行开发的基础上,用该程序分析计算了我国货车作用21t、23t、25t 轴重情况下的轮轨接触应力、接触面积,并在 JD—1型轮轨模拟试验机上对非赫兹接触理论计算结果进行了试验验证。通过理论分析与计算结果比较得出:轮轨接触应力宜用非赫兹接触理论计算而不宜用赫兹接触理论计算。     

接触力学及其计算方法

关于接触问题的研究已有一百多年的历史，然而直到不久前，研究工作者还主要将精力集中在接触问题的基本概念之上。今天，由于计算机及计算方法的发展，人们已能相当精确相当有效地解决许多复杂的实际的接触问题。本文对接触力学及其相关的计算方法的发展作了简要回顾，并对几个主要的方法作了比较，文末提出几点展望。     

渐开线直齿轮动态接触仿真分析

提出了利用ANSYS软件分析齿轮动态接触有限元仿真的实现方法,介绍了求解参数的确定以及算法的选择,计算了齿轮副在啮合过程中齿面接触应力的变化情况和分布规律。     

货车采用不同轮径时轮轨接触应力分析

加大车辆轴重是提高铁路运输能力的重要方法，但这势必会引起轮轨接触应力的增加。本文从理论计算和实验分析两个方面，研究了加大车轮直径对改善轮轨接触应力的关系，计算及实验结果表明，将货车车轮直径由840mm加大至915mm是有利的。     

基于ANSYS Workbench的直齿轮接触分析

以一对相互啮合的渐开线直齿轮为研究对象,运用ANSYS Workbench建立了直齿轮接触的有限元模型,基于非线性接触算法对齿轮进行有限元分析,列举不同接触刚度取值对应的有限元计算结果并分析结果的收敛性,在此基础上,将仿真与传统理论计算结果进行比较,结果表明,利用有限元法分析齿轮接触问题是可行的。     

接触线的疲劳可靠性

根据接触悬挂系统中的接触线振动方程，推导了接触线应力的均值和方差的计算公式．综合考虑了接触线应力集中系数、尺寸系数、表面质量系数和材料疲劳强度的影响，得到了接触线疲劳极限的统计特征．应用数理统计原理建立了接触线疲劳可靠性分析的数学模型．分析结果表明，接触导线线质、张力和刚度以及列车运行速度、波动传播速度和抬升力是影响导线疲劳可靠性的主要因素．     

轴频电场中接触电阻的实验研究

为分析验证接触电阻对轴频电流回路的影响,通过简化舰船轴系结构提出了接触电阻物理模型并进行了接触电阻实验.电阻试件接通恒定电流,利用Powertest软件编写加载方案为试件加载均匀增加或周期循环的接触压力.利用LabVIEW软件编写采集程序对电阻试件两端电压进行实时采集,并计算接触电阻变化曲线.实验结果表明,接触压力是接触电阻的重要影响因素,也证明了接触电阻是产生轴频电场的一个影响重要原因.     

汽车钢板弹簧的接触有限元分析

通过有限元建模,对汽车钢板弹簧进行有限元分析,得出各片的应力,位移等响应情况,为进行钢板弹簧精益设计提供参考。     

线接触零件磨损仿真的温度研究

磨损是摩擦学研究中的重要领域之一．然而，现行的磨损研究方法普遍采用大量的模拟试验来进行经验性的探索．而且，在磨损量计算中只考虑压力的影响．在考虑压力对磨损影响的同时，加入了温度影响因素，利用仿真技术对磨损量进行计算机模拟，提出了线接触零件磨损的数值仿真通用模型．对后续线接触零件磨损仿真的研究具有很大的指导意义．     

低碳贝氏体钢与碾钢轮钢滚动接触疲劳的研究

在１９６０Ｎ试验负荷,无滑差润滑条件下,测定了一种低碳贝氏体钢和铸造高锰钢与展钢轮钢滚动疲劳寿命,测定结果表明,在相同试验条件下低碳贝氏体钢的滚动接触疲劳寿命约为６＊１０＾６周次,比高锰钢高两倍。