高速车轮不圆顺的轮轨动态响应及损伤机理与规律研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51475392
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:83.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0504.机械结构强度学
- 结题年份:2018
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:杨巨平; 蔡慧; 王强; 卢纯; 萧天佶; 徐步震;
- 关键词:
项目摘要
Out-of-round for wheel is an intrinsic damage phenomena of railway vehicles. It is significant in science and technology to investigate the dynamic wheel-track response and its damage mechanism and regulaties.Based on theoretical analysis, numerical simulation and experimental investigation, ranging from the level of constitutive relationship of materials to the level of structural response,the dynamic wheel-track response and damage mechanism of three types of out-of-round wheels (wheel flats, local defects and polygonization) will be studied in this proposal.The dynamic constitutive equations of base materials subjected to thermal-mechanical coupling fields will be derived firstly, and then the dynamic response of the wheel-track system for out-of-round wheels will be investigated theoretically,experimentally and numerically,respectively.Effects and affecting regulaties of key parameters on the characteristic response will be studied. On a consideration of coupling effect of the three elements,i.e. rolling contact fatigue damage,wear and plastic deformation, damage mechanism and evolutionary regulaties of wheel tread and rim will will be systematically explored, and the tolerances for wheel tread maintenance and safety management will be mastered.Present study may provide valuable gaidances to the match of wheel-track contact, wheel maintenance and safety management.
车轮不圆顺是铁道车辆车轮一种固有伤损现象,研究其轮轨冲击动态响应及其损伤机理与规律性具有重要的理论意义和工程价值。本项目拟采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的研究手段,从材料本构关系到结构响应的研究思路,研究高速车轮三种常见不圆顺形式(车轮扁疤、局部缺陷和多边形化)的轮轨动态响应及损伤机理与规律性;构建母材热-力耦合特性的动态本构关系,发展高速车轮不圆顺轮轨动态响应的理论分析模型,借助有限元方法模拟车辆-轨道系统的耦合动力学行为,分析关键参数对其特征动力学响应的影响规律;综合考虑滚动接触疲劳、磨损和塑性变形耦合损伤,研究踏面和轮辋损伤演变机制及规律性,确定车轮踏面与轮辋损伤维修与安全管理容限。为优化轮轨接触设计、材料匹配和车轮安全管理提供指导。
结项摘要
车轮不圆顺是铁道车辆车轮一种固有伤损现象,研究其轮轨冲击动态响应及其损伤机理与规律性具有重要的理论意义和工程价值。本项目采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的研究手段,开展了轮轨钢的动态力学特性及本构关系研究,发现了车轮钢的“第三类应变时效”现象,建立了轮轨钢动态本构关系;建立了含扁疤缺陷车轮-轨道系统的三维滚动接触有限元模型,系统表征了列车速度、扁疤长度和轴重等关键参量对轮轨冲击力学响应特征的影响规律,揭示了材料应变率效应抑制轮/轨塑性变形与热应力劣化轮/轨承载能力之间的耦合关系;针对车轮踏面剥离缺陷位置、尺寸和形状随机分布特点,将车轮踏面剥离引起的几何不平顺转换为轮轨接触界面的位移不平顺,建立了不同踏面缺陷情况下轮轨位移激励的数学模型,构建了轮轨接触耦合动力学响应的有限元仿真方法,系统研究了车轮踏面缺陷和多边形化引起的轮轨动态响应及损伤机理与规律,研发了轮轨接触随机不平顺的仿真分析软件。研究结果可为优化轮轨接触设计、材料匹配和车轮安全管理提供指导。
项目成果
期刊论文数量(15)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(12)
专利数量(4)
A dynamic simulation of the wheel–rail impact caused by a wheel flat using a 3-D rolling contact model
使用 3-D 滚动接触模型动态模拟车轮扁平引起的轮轨碰撞
- DOI:10.1007/s40534-017-0131-0
- 发表时间:2017-05
- 期刊:J. Mod. Transport.
- 影响因子:--
- 作者:L.L. Han;L. Jing;K. Liu
- 通讯作者:K. Liu
A computational simulation study on the dynamic response of high-speed wheel-rail system in rolling contact
滚动接触高速轮轨系统动态响应计算仿真研究
- DOI:10.1177/1687814018809215
- 发表时间:2018
- 期刊:Advances in Mechanical Engineering
- 影响因子:2.1
- 作者:Ma Xiaoqi;Jing Lin;Han Liangliang
- 通讯作者:Han Liangliang
Finite element analysis of the wheel-rail impact behavior induced by a wheel flat for high-speed trains: The influence of strain rate
高速列车轮扁引起的轮轨碰撞行为有限元分析:应变率的影响
- DOI:10.1177/0954409717704790
- 发表时间:2018-04-01
- 期刊:PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART F-JOURNAL OF RAIL AND RAPID TRANSIT
- 影响因子:2
- 作者:Han, Liangliang;Jing, Lin;Zhao, Longmao
- 通讯作者:Zhao, Longmao
The Dynamic Tensile Behavior of Railway Wheel Steel at High Strain Rates
高应变率下铁路车轮钢的动态拉伸行为
- DOI:10.1007/s11665-016-2359-y
- 发表时间:2016-10
- 期刊:Journal of Materials Engineering and Performance
- 影响因子:2.3
- 作者:Jing Lin;Han Liangliang;Zhao Longmao;Zhang Ying
- 通讯作者:Zhang Ying
The dynamic compressive behavior and constitutive modeling of D1 railway wheel steel over a wide range of strain rates and temperatures
D1 铁路车轮钢在各种应变率和温度下的动态压缩行为和本构模型
- DOI:10.1016/j.rinp.2017.04.015
- 发表时间:2017
- 期刊:Results in Physics
- 影响因子:5.3
- 作者:Jing Lin;Su Xingya;Zhao Longmao
- 通讯作者:Zhao Longmao
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其他文献
考虑材料等效疲劳损伤车轮扁疤引起的轮轨冲击力学响应
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- 发表时间:2022
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- 发表时间:2015
- 期刊:力学与实践
- 影响因子:--
- 作者:敬霖;王志华;赵隆茂
- 通讯作者:赵隆茂
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- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:现代城市轨道交通
- 影响因子:--
- 作者:敬霖;刘凯;刘卓;黄志辉
- 通讯作者:黄志辉
泡沫金属固支夹芯圆板的大挠度变形分析
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:固体力学学报
- 影响因子:--
- 作者:王志华;赵隆茂;敬霖
- 通讯作者:敬霖
泡沫金属子弹撞击载荷下多孔金属夹芯板的动态响应
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:振动与冲击
- 影响因子:--
- 作者:敬霖;王志华;宋延泽;赵隆茂
- 通讯作者:赵隆茂
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