基于有限元法的钢轨硌伤模拟及其应力状态研究

摘要：

为研究诱发局部滚动接触疲劳的钢轨硌伤现象,需精确模拟其应力应变场.基于显式有限元法建立钢轨动态硌伤有限元时域分析模型,考虑车轮滚滑、真实接触几何、率相关弹塑性本构等因素,轮-轨-异物间瞬态接触采用基于罚函数的"面-面"接触算法求解.针对摩擦系数为0.3,车轮运行速度为300 km/h,直径4 mm的刚性球形异物造成的硌伤进行模拟.结果表明:模型能捕捉到异物在硌伤过程中的复杂空间运动轨迹,以及连续体振动造成的应力波动;硌伤几何、残余应力、应变场具有明显的空间非对称性;车速从100 km/h增加至350 km/h,硌伤坑变浅,表层残余应力、等效塑性应变在200 km/h时出现极值;摩擦系数由0.5降至0.1,硌伤截面形状、残余应力应变非对称化加剧.

关键词：钢轨硌伤、显式有限元、von Mises等效应力、等效塑性应变、非对称化

所属期刊栏目：45

分类号：U211.5(铁路线路工程)

资助基金：国家自然科学基金;四川省国际科技创新合作/港澳台科技创新合作项目;牵引动力国家重点实验室自主研究课题;中国铁道科学研究院集团有限公司科研项目

在线出版日期：2023-05-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：102-110