黄龙文, 李正美, 安 琦

(华东理工大学 机械与动力工程学院,上海 200237)

轮轨直线滚动过程接触力学性能计算方法

黄龙文, 李正美, 安 琦

(华东理工大学 机械与动力工程学院,上海 200237)

以铁路客运列车直线运行时的轮轨接触问题为研究对象,在利用前期研究构建的薄层模型计算轮轨非赫兹接触正应力分布的基础上,分析了直线滚动时轮轨接触斑的蠕滑问题和切应力分布,进一步构建了精确求解任意形状接触斑正压力和切向力共同作用下轮轨内部各点应力的计算模型.结合算例,计算了不同类型轮轨接触斑内的滚动接触应力,并深入计算了钢轨内部各点的Mises应力和最大切应力,分析了滚动过程中接触斑上正压力和切向力对钢轨内部应力的影响规律.

轮轨; 滚动接触; 切应力; 蠕滑; 内部应力

列车运行过程中的轮轨接触表面受力十分复杂,准确计算滚动过程中接触斑内应力的分布和轮轨的内部应力状态是进行轮轨滚动接触疲劳分析的基础.

在轮轨接触切应力和表面蠕滑研究方面,比较著名的有Carter 理论、Vermeulen-Johnson理论、Kalker线性及简化理论、沈氏理论、Kalker三维精确理论等[1].国内外在此基础上进行了许多轮轨滚动接触应力的理论和试验研究.JIN等[2]考虑列车的振动性能,研究了轮轨接触应力的分布规律,分析了弯道处的轮轨接触应力分布.AYASSE等[3]发展了半赫兹接触理论,并对比了理论计算结果和软件仿真的结果.肖乾等[4]用有限元软件研究了直……