基于轮轨非Hertz接触的影响系数的有限元计算方法

杨新文; 姚一鸣; 周顺华

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基于轮轨非Hertz接触的影响系数的有限元计算方法

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采用非Hertz接触理论求解轮轨接触问题时,影响系数对轮轨接触应力与接触斑大小产生重要影响.由于当车轮轮缘与钢轨在轨距角处发生接触时,非Hertz接触理论中基于弹性半空间条件下的影响系数已不适用,所以利用有限元方法求解了全空间内轮轨非Hertz接触的影响系数,并对Kalker的非Hertz接触理论做了修正.在保证计算效率的前提下,以30t轴重重载铁路CHN75钢轨和LM磨耗车轮踏面为例,采用修正的非Hertz理论及轮轨接触分区模型P_M(partition model)分别计算了轮对横移量为0~8mm时的轮轨接触斑面积及接触斑应力.研究结果表明,用有限元法计算出的影响系数大于Bossinisqe-Cerruti公式求出的影响系数,并且在轨距角处的影响系数大于轨顶处.修正的非Hertz理论计算出的法向应力和接触斑面积始终要比P_M模型计算出的法向应力略大一些,且随轮对横移量的增加,两种轮轨法向接触模型计算出的法向应力和接触斑趋势一致.当横移量为0~4mm时,最大接触斑面积可达173.75mm2,轮轨型面较为匹配;当横移量持续增大时,由于车轮与钢轨轨距角接触,接触面积急剧降低,同时法向应力急剧增大.

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来源
《同济大学学报：自然科学版》 |2017年第10期|1476-1482|共7页
作者
杨新文; 姚一鸣; 周顺华;
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作者单位

同济大学道路与交通工程教育部重点实验室;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类重载铁路;
关键词
重载铁路; 轮轨接触; Bossinisqe—Cerruti公式; 分区模型;

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