履带-轮-地面相互接触非线性有限元建模

为有效预测车辆履带系统动力学响应,应用非线性有限元描述了履带、地面及负重轮之间的接触,并建立了数学模型。在增量方程的基础上采用有限单元法解决了接触边界值问题,在半圆形和等腰梯形两种路面,干沙、粘土和沙壤土3种土壤及不同负重轮位置和履带刚度条件下进行了算例分析。结果表明:车辆在等腰梯形和半圆形路面行驶时,两个边角接地压力最大;路面越软,履带接地压力越小,且越均匀;负重轮间距和沉陷量越小,履带最大接地压力越大;履带张力和负重轮上反作用力随着履带刚度的增加而增大。建立的数学模型能够合理预测履带张力变化、几何大变形和履带接地压力。

周向接触弧长对闸片温度场分布影响的研究

提出了热流分配系数受摩擦副周向接触弧长影响的观点;使用分段二次插值法确定了摩擦副周向接触弧长和热流分配系数随径向位置的变化关系;基于能量守恒法,计算和比较了2种不同热载荷下闸片的温度及其分布规律。结果表明:周向接触弧长随径向位置呈先增大后减小的变化规律,而热流分配系数的变化趋势正好与其相反;由2种不同热载荷计算得到的温度峰值发生时刻虽接近,但差值较大;温度在径向和轴向方向上的分布规律也不相同。因此,在摩擦副的热分析过程中必须考虑闸片结构带来的影响。

歪斜状况下对数修形圆锥滚子轴承的凸度分析与仿真

针对对数修形的高铁圆锥滚子轴承在运行时滚子产生的歪斜现象,根据弹性接触理论,建立了圆锥滚子轴承滚子与内/外滚道在歪斜状况下的接触几何模型。利用切片法对单个滚子/滚道进行数值计算,分析了歪斜对滚子接触应力分布的影响,计算了歪斜状况下滚子的最佳凸度量。通过MATLAB仿真得出,歪斜角较小时,增加凸度量可降低歪斜效应引起的应力集中,歪斜角较大时,修形的方法不能改善滚子的应力集中,应避免滚子大角度歪斜。

A New Method for Modelling and Simulation of the Dynamic Behaviour of the Wheel-rail contact

This paper presents a new method for modelling and simulation of the dynamic behaviour of the wheel-rail contact. The proposed dynamic wheel-rail contact model comprises wheel-rail contact geometry, normal contact problem, tangential contact problem and wheelset dynamic behaviour on the track. This two-degree of freedom model takes into account the lateral displacement of the wheelset and the yaw angle. Single wheel tread rail contact is considered for all simulations and Kalker’s linear theory and heuristic non-linear creep models are employed. The second order differential equations are reduced to first order and the forward velocity of the wheelset is increased until the wheelset critical velocity is reached. This approach does not require solving mathematical equations in order to estimate the critical velocity of the dynamic wheel-rail contact model. The mathematical model is implemented in Matlab using numerical differentiation method. The simulated results compare well with the estimated results based on classical theory related to the dynamic behaviour of rail-wheel contact so the model is validated.

基于边界元理论的道岔区轮轨滚动接触频域计算方法

针对道岔区段复杂轮轨关系问题,提出融合三维曲面轮廓投影、FFT-CONTACT算法的道岔区段轮轨滚动接触计算方法。该方法综合利用迹线法、曲面轮廓投影以及法向量迭代修正的手段求解道岔区段三维轮轨型面接触几何问题,并以边界元理论为基础,针对描述接触位移与接触力关系的Bossinesq和Cerruti公式,利用Fourier变换与共轭梯度算法相结合的方法在频域内对轮轨接触力进行求解。在保证轮轨接触力计算准确性的前提下显著提高了计算效率。