A robust non-Hertzian contact method for wheel–rail normal contact analysis

A modified Kik–Piotrowski (MKP) model is proposed in this paper for an accurate and robust calculation of wheel–rail normal contact problem. The presented method is able to consider the relationship between the elastic deformation of a line and the normal pressure distribution within the contact patch. A novel shape correction method is put forward to correctly describe the elastic deformation of the contact patch. Taking the results estimated by Kalker’s variational method and Kik–Piotrowski method as references, the proposed method is validated by three contact cases, including the assumed standardised non-Hertzian contact and the two-point contact, as well as the contact behaviours based on three actual wheel–rail profiles. The simulation results indicate that, compared with Kik–Piotrowski method, the proposed MKP method achieves better agreement with Kalker’s variational method. Moreover, the MKP method can avoid the abrupt change of wheel–rail normal force due to the sudden transfer of the contact point, which contributes to a better computational stability.     

预制钢-混组合桥面板组装式连接静力及疲劳性能试验

桥梁建造由装配化向组装化的转换是未来桥梁工程发展的方向,钢-混组合桥梁是一种与工业化、组装化高度契合的结构形式;活性粉末混凝土等超高性能水泥基材料的应用为钢-混组合结构桥梁的轻型化和组装化提供了新的契机与挑战。提出基于高弹模和高韧性混凝土-粗骨料活性粉末混凝土的预制桥面板及板间组装式连接结构（CSL）,从而减轻结构自重、改善预制桥面板间的连接性能,实现桥梁结构的组装化作业,提升桥梁的建造质量和速度。通过四点弯曲试验考察预制粗骨料活性粉末混凝土桥面板及其干式连接结构的结构行为,分析加载全过程挠度的发展特点,探明极限承载能力及疲劳性能。静力试验结果表明：通过CSL连接而成的桥面板具有优异的变形能力和弯曲韧性,破坏均发生在粗骨料活性粉末混凝土板内,CSL的抗弯极限承载力高于粗骨料活性粉末混凝土桥面板;CSL的钢混连接面处弯曲初裂应力值不小于9.0 MPa,接近粗骨料活性粉末混凝土的弯曲初裂应力,并具有良好的裂缝约束能力。疲劳试验结果表明：CSL中的钢结构应力幅较小,经过800万次疲劳加载后,CSL连接桥面板未发生疲劳破坏,桥面板间连接焊缝应力幅仅26.8 MPa,不会出现疲劳破坏;CSL中的预加力对连接结构的静动力性能具有重要影响。     

简易机场道面结构的疲劳特性试验

为了分析简易机场的合理道面结构, 依托陕西西安、湖南耒阳的室内外试验段, 利用直径30cm刚性承载板模拟机轮荷载圆, 使用反力架、千斤顶及疲劳试验机, 通过人工和机械定点重复加载模拟飞机通行, 研究了薄层沥青混凝土面层+水泥稳定细粒土基(垫)层道面结构在重复荷载作用下的疲劳特性。试验结果表明: 推荐道面结构早期承载能力较高, 在60d龄期内, 整体回弹模量为200~300MPa, 弯沉小于1mm; 此时道面可承受飞机荷载几万至十几万次的起降通行而不破坏, 并保持良好的使用性能; 推荐道面结构的疲劳特性可以满足简易机场的应急使用需求。     

FRP 加固已腐蚀混凝土梁的抗疲劳耐久性研究

介绍了碳纤维布（CFRP）加固腐蚀钢筋混凝土的梁静载和疲劳试验过程,探讨了加固方式和纤维布性能对疲劳寿命的影响。试验对象为6根FRP加固腐蚀梁、1根腐蚀未加固梁和1根标准梁（未腐蚀未加固）;加固方式分别是CFRP缠绕加固梁和FRP在梁底抗弯加固且缠绕纤维布;试验过程中3根梁作静载试验,5根梁作疲劳试验。试验结果表明：FRP加固腐蚀梁的静载极限承载力比标准梁提高37％～38％;加固腐蚀梁的疲劳寿命是未加固梁的2～6倍,但低于标准梁。     

高速机车制动温升对轴盘配合的影响

利用ANSYS建立了高速机车轴盘制动装置热量传递模型, 计算了接触面热阻、间隙导热系数和表面传热系数, 研究了其温度场分布特性, 分析了制动生热对轴盘制动装置过盈配合的影响。计算结果表明: 合理的制动盘和盘毂间隙能增大热阻, 减小温度对过盈配合的影响, 在结构允许范围内, 建议合理的设计单边间隙为0.5-1.5 mm; 制动结束时刻, 选择合理的盘毂厚度可使过盈面平均接触压力减小5.9%-6.6%, 以降低温度对过盈配合的影响, 建议盘毂合理厚度为8 mm。     

橡胶沥青SAMI应力吸收层的性能研究

从半刚性基层特性出发,通过对层间粘结力的力学分析和剪切、拉拔、疲劳试验的研究,详细论述橡胶沥青SA—MI应力吸收层的特点、设计方法和施工工艺,可得出橡胶沥青SAMI应力吸收层能增强层间粘结效果,提高路面结构的整体性．同时又能更好地减少和防止反射裂缝产生的结论。     

轮轨冲击对构架疲劳的影响

以三轴机车转向架构架为例, 建立其轮轨冲击的运动微分方程, 通过龙格-库塔积分法得到了轮轨冲击的载荷时间历程, 分析了轮轨动态冲击对构架疲劳寿命的影响。利用有限单元法建立了轮对、构架、车体的整体有限元模型, 采用瞬态动力学分析得到构架危险点的应力时间历程, 结合材料的S-N曲线以及疲劳损伤累积准则, 进行了构架的疲劳寿命计算, 得到轮轨低接头冲击下构架疲劳寿命。分析结果表明: 构架的应力响应并不与轮轨处的激励同时达到最大, 且在激励结束后有一较长的响应过程; 轮轨冲击对构架的疲劳影响较大, 尤其对轴箱弹簧座处的侧梁下盖板的寿命影响最为显著, 在25.0m轨长的错牙接头作用下, 其疲劳寿命为5.15×10⁶km。     

自冲铆接疲劳强度的研究概况

由于在铆接孔孔壁处有较多毛刺,导致在自冲连接中被冲孔的面上的裂纹较容易扩展,是疲劳失效的主要形式.自冲铆接疲劳裂纹的扩展是决定整个疲劳寿命的重要组成部分,特别是对于自冲铆接这样有冲孔缺陷的连接结构来说,裂纹扩展寿命更为重要.分析了影响自冲铆接疲劳强度的主要因素是材料的性能、铆接点的质量,并得到自冲铆接疲劳各个阶段变化机理.     

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．     

共轭曲面第二类问题的数字仿真

已知两曲面，在既定的位置条件下，求传动的接触域及速比关系属于共轭曲面的第二类问题，也是该领域的难点问题之一，用传统的方法解决起来非常复杂．论文提出一种数字仿真新方法，以现代计算技术为手段，可充分模拟包含位置误差因素在内的齿面的真实接触，并获得实际速比关系．论述其原理与计算过程，并给出阿基米德蜗杆传动的具体算例．