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第卷第期计算机辅助工程】..
年月.
文章编号:—.
车轮滑行轮轨热接触耦合有限元分析
齐万明, 孙传喜, 张军, 孙丽萍
大连交通大学交通运输工程学院,辽宁大连
摘要:为研究轮轨接触温升和热应力规律,用有限元法分别建立锥型踏面车轮和磨耗型踏面车
轮在/、相关材料参数随
温度变化以及轮轨接触问题,对在一定速度下抱死滑行时轮轨温度场和应力场的热一结构直接耦
,且前者接触
斑趋近于圆形,后者接触斑为细长椭圆形;材料参数随温度的变化对轮轨温度场和应力场影响很
大,不可忽略;温度场对应力场的影响很大,温度升高的趋势与应力升高的趋势相同:磨耗型踏面对
轮轨的热损伤比锥型踏面小很多.
关键词:轮轨热接触耦合;摩擦热;有限元分析
中图分类号:.;.; 文献标志码:

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收稿日期:——修回日期:—
基金项目:国家自然科学基金;;牵引动力国家重点实验室开放课题;铁道部计划项目;
辽宁省百千万人才工程项目
作者简介:齐万明一,男满族,黑龙江海伦人,硕士研究生,研究方向为轮轨关系,—.
第期齐万明,等:车轮滑行轮轨热接触耦合有限元分析
比较图和可以看出,
化趋势相同;当温升较大时,比热容随温度的升高对线的变化趋势相同:随着温度的升高,应力逐渐增
应力场和温度场的作用越明显;当温升较小时,比热高;随着应力的升高,温度逐渐增大;温度升高的趋
容随温度变化对应力场和温度场的作用较弱. 势与应力升高的趋势相同.




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面
车轮钢轨车轮钢轨
图磨耗型踏面车轮和钢轨温度曲线
图锥型、磨耗型踏面车轮与钢轨
图为锥型踏面车轮应力和温度曲线,可知考

虑弹性模量随着温度变化的车轮应力和温度都明显锥型苫踏\面车轮的塑塾苎

低于不考虑弹性模量随着温度变化的应力和温度. 锥型踏面车轮
加∞舳∞∞加
的滑行钢轨应力
温度升得越高,材料参数的变化幅度越大,这样对温

度场和应力场的影响越明显;温度越高温度和应力
曲线的斜率越大,这说明应力和温度升高的速度越舅
,即要使材料发生一定弹性变形的磨耗型踏面车轮
的滑行钢轨温度
应力越大,
高,弹性模量逐渐减小,材料的刚度越来越小,接触
时间/
斑面积增大,车轮的应力也减小.
图车辆滑行时钢轨应力和温度曲线
比较图与可知,在车轮抱死滑行工况下,温
度场对车轮和钢轨应力的影响很大