非稳态载荷对二维轮轨纯滚动接触应力和变形的影响

为了揭示轮轨波状表面与非稳态载荷的内在联系,利用有限元法,建立了二维弹塑性轮轨纯滚动接触计算模型,分析法向接触载荷波动值对钢轨残余应力、应变和变形的影响。模型中材料本构采用考虑棘轮效应的Jiang-Sehitoglu模型,非稳态仅考虑法向接触载荷的简谐变化,用弹塑性无限半空间表面上重复移动赫兹法向压力分布模拟反复纯滚动接触过程。发现非稳态法向接触载荷作用下产生同样波长的波状接触表面;随滚动次数的增加,残余应力增大,但很快趋于稳定,而残余应变也增大,但增大速率衰减;载荷波动值越大,波谷和波峰处的纵向残余应力越大,波谷处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越大,而波峰处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越小,波深越大。     

车辆-轨道耦合动力学系统可视化仿真

为了提高车辆-轨道耦合动力学系统可视化仿真的逼真度,采用迹线法计算了车轮踏面接触轮廓面,以平面方式表现轮轨动态接触关系,钢轨以梁的形式参与振动,通过实时建立具有一定垂向、横向和扭转振动形态的钢轨模型来模拟钢轨的振动行为。仿真结果表明,在保证优良的实时性的同时,可以清晰地观察轮轨接触点的变化情况,免去了在复杂的三维场景中变换视点的操作,使轮轨动态接触关系更简洁,通过实时创建钢轨模型,使钢轨振动行为的模拟更逼真。     

轮轨摩擦耦合热弹性有限元分析模型

基于伽辽金变分原理,利用有限元方法,建立了轮轨摩擦耦合热弹性有限元分析模型,分析了轮轨摩擦热与钢轨接触区热膨胀位移、摩擦温度、应变和应力的关系。模型中温度场和位移场由耦合方程同时求解,但没有考虑惯性项和材料阻尼的影响。分析结果表明:耦合求解的温度场和位移场与非耦合求解的温度场和位移场的计算结果一致,钢轨表面各点滑动位移的方向与车轮滑动方向一致,垂向位移方向先负后正;钢轨表面各节点进入接触区后,温度快速上升,但高温持续时间短;在滑动方向上,钢轨接触点先受压应变后受拉应变作用,垂向受拉应变作用,滑动方向压应力明显高于垂向压应力,钢轨接触斑前后节点滑动方向应变符号相反;垂向高正应变区主要集中分布在接触斑后半轴上,最大剪应变与剪应力区在接触表层以下。     

具有接触特性的推力轴承壳体的有限元分析

利用非线性有限元软件Marc对大型推力轴承的壳体进行了接触有限元分析,给出了壳体在最大负载下的变形数据,并与实测值进行了比较.根据计算分析结果,进一步对推力轴承壳体提出了改进方案.文中还就接触界面的网格协调性对接触分析结果的影响进行了探讨.     

刚性层深度及层间接触状态对FWD动载响应及反算结果的影响

基于弹性动力学平衡方程,进行Laplace、Hankel联合积分变换,利用传递矩阵的方法,可得任一深度处应力位移与表面应力位移关系。讨论了FWD动荷载形式下下卧刚性层埋深及层间接触状态对表面弯沉的影响。计算结果表明,下卧刚性层的埋深变化对动弯沉盆的形状影响不大,但对数值大小影响明显,下卧刚性层埋深较浅时,面层与土基模量反算结果明显偏大,基层反算结果却显著偏小。层间接触较差时,路面各结构层的反算模量都显著偏小。因此建议模量反算之前,首先对刚性层深度及层间接触状态进行分析,避免对反算模量结果造成很大影响。     

钢箱梁斜拉桥索塔锚固区的受力性能

以青岛海湾大桥红岛通航孔斜拉桥为背景,介绍了耳板式索塔锚固区的构造特点;应用弹性力学解析方法求出了销铰的接触应力;采用有限元方法对索塔锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究,并考虑了几何非线性和材料非线性对钢锚箱进行了极限承载力分析。结果表明:最不利荷载组合作用下耳板锚孔处的最大Von Mises应力为203 MPa;索塔钢锚箱的极限承载力约为设计荷载的5.02倍,具有足够的安全储备。     

基于刚柔耦合多体动力学模型的配气机构计算

通过在配气机构多刚体模型中引入柔性体,描述了配气机构的动力学性能;建立了柔性体气门弹簧,分析了气门弹簧动刚度的非线性行为,并且依据模态技术计算得到其动态应力;该方法为优化设计配气机构等机械产品及对其进行疲劳性能研究提供了依据。     

钢渣SMA路用性能试验研究

针对沥青混合料的路用性能特点,以钢渣作为原材料,设计并制备出钢渣SM A沥青混合料。并在室内试验过程中,首先研究了钢渣的材料特性,并采用普通车辙试验检验混合料的高温稳定性;在IN STRON材料试验机进行混合料的低温性能与疲劳性能试验;通过测定钢渣与沥青之间的接触角值以及浸水车辙试验来评价钢渣SM A混合料的水稳定性。试验结果表明,钢渣可以作为沥青面层优质集料使用,设计并制备出的沥青混合料具有良好的路用性能。     

Modelling of wheels and rail discontinuities in dynamic wheel-rail contact analysis

A classification of wheel-rail contact is given. Difference is made between modelling of a running wheel with continuous single-point-contact, as is common practice in wheel-rail contact analysis, and a wheel with transient double- or multi-point-contact, which may occur for rail irregularities with curvatures larger than that of the wheel circumference. It is shown that application of the first model for these irregularities will strongly underestimate the contact forces as it does not describe occurring mechanisms correctly. Further, it is shown that in principle it is not possible to describe the second type of contact fully correct with a lumped wheel model. Both wheel models are formulated mathematically for some basic contact cases. Afterwards, results are applied to a linear track model. Analytical closed-form solutions are found in the frequency domain for arbitrary type of contact and numerically transformed to the time domain. Finally, the necessity is shown to avoid situations where transient multiple-point-contact may occur (like rail joints) in practice.     

喷撒颗粒的增粘机理研究

本文建立了向轮轨接触间喷撒颗粒时的摩擦模型，并将此摩擦模型应用于修正的轮轨粘着理论中，对喷撒颗粒的增粘机理进行了理论研究。从理论计算结果可以看出，向轮轨接触间喷撒颗粒的增粘效果是非常明显的，且增粘效果和轮轨的表面状态、颗粒的质量和进入轮轨接触面间的颗粒数量有关。