高速車輪不圓順的輪軌動態回響及損傷機理與規律研究

《高速車輪不圓順的輪軌動態回響及損傷機理與規律研究》是依託西南交通大學，由敬霖擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高速車輪不圓順的輪軌動態回響及損傷機理與規律研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：敬霖
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

車輪不圓順是鐵道車輛車輪一種固有傷損現象，研究其輪軌衝擊動態回響及其損傷機理與規律性具有重要的理論意義和工程價值。本項目擬採用理論分析、數值模擬和試驗研究相結合的研究手段，從材料本構關係到結構回響的研究思路，研究高速車輪三種常見不圓順形式（車輪扁疤、局部缺陷和多邊形化）的輪軌動態回響及損傷機理與規律性；構建母材熱-力耦合特性的動態本構關係，發展高速車輪不圓順輪軌動態回響的理論分析模型，藉助有限元方法模擬車輛-軌道系統的耦合動力學行為，分析關鍵參數對其特徵動力學回響的影響規律；綜合考慮滾動接觸疲勞、磨損和塑性變形耦合損傷，研究踏面和輪輞損傷演變機制及規律性，確定車輪踏面與輪輞損傷維修與安全管理容限。為最佳化輪軌接觸設計、材料匹配和車輪安全管理提供指導。

結題摘要

車輪不圓順是鐵道車輛車輪一種固有傷損現象，研究其輪軌衝擊動態回響及其損傷機理與規律性具有重要的理論意義和工程價值。本項目採用理論分析、數值模擬和試驗研究相結合的研究手段，開展了輪軌鋼的動態力學特性及本構關係研究，發現了車輪鋼的“第三類應變時效”現象，建立了輪軌鋼動態本構關係；建立了含扁疤缺陷車輪-軌道系統的三維滾動接觸有限元模型，系統表征了列車速度、扁疤長度和軸重等關鍵參量對輪軌衝擊力學回響特徵的影響規律，揭示了材料應變率效應抑制輪/軌塑性變形與熱應力劣化輪/軌承載能力之間的耦合關係；針對車輪踏面剝離缺陷位置、尺寸和形狀隨機分布特點，將車輪踏面剝離引起的幾何不平順轉換為輪軌接觸界面的位移不平順，建立了不同踏面缺陷情況下輪軌位移激勵的數學模型，構建了輪軌接觸耦合動力學回響的有限元仿真方法，系統研究了車輪踏面缺陷和多邊形化引起的輪軌動態回響及損傷機理與規律，研發了輪軌接觸隨機不平順的仿真分析軟體。研究結果可為最佳化輪軌接觸設計、材料匹配和車輪安全管理提供指導。