基于3m波长地铁钢轨焊缝接头不平顺的轮轨响应分析 被引量：1

1

作者 徐舟 从建力 +2 位作者 赵铭洋 王平 陈嵘 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第2期52-59,67,共9页

相对于1 m弦测值的焊缝接头动力学评估与管理,基于3 m波长范围的焊缝接头不平顺轮轨响应分析对其服役状态评估与管理具有重要意义。首先,基于车辆-轨道垂向耦合动力学理论建立车辆-轨道垂向耦合模型;然后,借助基于一弦N点弦测法研制的... 相对于1 m弦测值的焊缝接头动力学评估与管理,基于3 m波长范围的焊缝接头不平顺轮轨响应分析对其服役状态评估与管理具有重要意义。首先,基于车辆-轨道垂向耦合动力学理论建立车辆-轨道垂向耦合模型;然后,借助基于一弦N点弦测法研制的钢轨短波不平顺测量小车,对地铁线路焊缝接头不平顺进行精确测量,并根据传统弦测理论得到1 m弦测值;接着,将实测3 m波长焊缝接头不平顺和1 m弦测值作为车辆-轨道垂向耦合模型的不平顺激励输入,对比3 m波长焊缝接头不平顺和1 m弦测值激扰下的轮轨响应;最后,研究了车速和焊缝位置对轮轨动力响应的影响。结果表明:相比1 m弦测值激扰下的轮轨动力响应结果,3 m波长焊缝接头不平顺激扰下的轮轨力幅值变化不明显,轮重减载率幅值增大11.52%,钢轨加速度幅值增大54.05%,轮对振动加速度幅值增大37.67%;车速提高会导致轮轨力和轮重减载率幅值增大;焊缝中心与轨枕间的距离增加,轮轨力幅值先增加后减小,当焊缝中心距离轨枕0.1 m时,轮轨力幅值最大。 展开更多

关键词 地铁 3m波长焊缝 钢轨焊缝接头 短波不平顺 车辆-轨道垂向耦合动力学 轮轨响应

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重载铁路小半径曲线段钢轨焊缝不平顺安全管理限值

2

作者 韩泽乾 高建敏 《铁道建筑》 北大核心 2024年第6期30-36,共7页

基于一重载铁路曲线段的线路条件与钢轨焊缝不平顺现场测试数据,通过建立30 t轴重重载货车-轨道耦合动力学模型,分析了重载铁路钢轨焊缝不平顺参数与曲线参数对重载轮轨系统动力响应的影响规律。结合轮轨动力性能安全评价指标,分析了不... 基于一重载铁路曲线段的线路条件与钢轨焊缝不平顺现场测试数据,通过建立30 t轴重重载货车-轨道耦合动力学模型,分析了重载铁路钢轨焊缝不平顺参数与曲线参数对重载轮轨系统动力响应的影响规律。结合轮轨动力性能安全评价指标,分析了不同类型重载线路钢轨焊缝短波不平顺的安全限值。结果表明:在小半径曲线段,钢轨焊缝不平顺对重载行车安全性威胁更大;轮重减载率和轮轨垂向力响应指标受钢轨焊缝不平顺的影响较大,可作为钢轨焊缝不平顺动力影响研究的敏感指标;曲线段钢轨焊缝不平顺短波波深限值随行车速度增加而减小,随曲线半径减小而略有减小;30 t轴重重载货车以100 km/h运行于半径400 m的曲线线路时,凸形焊缝不平顺的短波波深安全限值为0.2 mm,凹形焊缝不平顺的短波波深安全限值为0.1 mm。 展开更多

关键词 重载铁路 钢轨焊缝不平顺 数值模拟 轮轨响应 安全限值 小半径曲线

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钢轨焊接接头最危险应力确定 被引量：8

3

作者 许玉德 周宇 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期170-173,共4页

采用了车辆 -轨道耦合动力学模型进行焊接接头轮轨动力计算 ,建立了钢轨外形尺寸模型 .结合线路实际条件 ,以此作为参数 ,建立了钢轨焊接接头有限元模型 ,并进行了有限元分析 ,得到了焊接接头弯曲应力分布和钢轨变形情况 .得出的结论是... 采用了车辆 -轨道耦合动力学模型进行焊接接头轮轨动力计算 ,建立了钢轨外形尺寸模型 .结合线路实际条件 ,以此作为参数 ,建立了钢轨焊接接头有限元模型 ,并进行了有限元分析 ,得到了焊接接头弯曲应力分布和钢轨变形情况 .得出的结论是钢轨焊接接头在轨腰和轨底连接处是应力集中的区域 . 展开更多

关键词 钢轨 焊接接头 有限元方法 轮轨动力响应 车辆-轨道耦合动力学模型 弯曲应力

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曲线段钢轨焊接接头不平顺对轮轨动力响应的影响研究 被引量：8

4

作者 张克平 石广田 +3 位作者 和振兴 张小安 包能能 石蕊 《城市轨道交通研究》 北大核心 2019年第9期32-36,共5页

基于车辆-轨道耦合动力学理论,分析了曲线段两种典型钢轨焊接接头不平顺模型激扰下不平顺参数对轮轨系统动力响应及车辆稳定性的影响,并对现有《地铁设计规范》规定的钢轨焊接接头不平顺限值进行了验证评价。研究结果表明:余弦型焊接接... 基于车辆-轨道耦合动力学理论,分析了曲线段两种典型钢轨焊接接头不平顺模型激扰下不平顺参数对轮轨系统动力响应及车辆稳定性的影响,并对现有《地铁设计规范》规定的钢轨焊接接头不平顺限值进行了验证评价。研究结果表明:余弦型焊接接头不平顺会引起较明显的轮轨冲击,轮轨系统动力响应随不平顺波长的增大而减小,随行驶速度的提高和波深的增大而增大;叠加型焊接接头不平顺对轮轨动力影响主要受短波成分波长和波深的影响,且对轮轨动力影响要明显大于余弦型焊接接头不平顺。验证评价结果表明,现有《地铁设计规范》规定的钢轨焊接接头不平顺0.5 mm安全限值对于城市轨道交通线路来说是要求较高的。 展开更多

关键词 城市轨道交通 焊接接头不平顺 轮轨动力响应 安全限值

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关键参数对缓圆点波磨区段轮轨力的影响分析

5

作者 刘建华 冯晓雄 杨能普 《湖南工业大学学报》 2025年第1期88-96,共9页

以探究重载线路运行参数对车辆通过缓和曲线低轨侧波磨区轮轨力的影响规律为目的,基于Simpack多体动力学软件搭建了C80车辆-轨道耦合多体动力学模型,利用Matlab生成美国五级轨道随机不平顺,叠加缓圆点前钢轨波磨时域激励作为模型输入,... 以探究重载线路运行参数对车辆通过缓和曲线低轨侧波磨区轮轨力的影响规律为目的,基于Simpack多体动力学软件搭建了C80车辆-轨道耦合多体动力学模型,利用Matlab生成美国五级轨道随机不平顺,叠加缓圆点前钢轨波磨时域激励作为模型输入,仿真得到在缓圆点处不同波长、波深波磨状态下,缓和曲线长度、曲线半径、超高、行驶速度等关键参数对轮轨力的影响。通过分析一位轮对的轮轨力变化趋势和其最大增长率,发现波磨侧的轮轨力受波磨影响较大;无波磨一侧轮轨横向力受波磨的影响比垂向力大;曲线参数中,各指标最大增长率均随速度的增加而下降;除高轨侧轮轨横向力外,其余指标均随曲线半径的增大而减小;缓和曲线长度和超高的变化,对各指标最大增长率没有明显的降低作用,甚至随着运行参数的增加,指标最大增长率反而增加。 展开更多

关键词 轮轨力响应 缓和曲线 低轨侧波磨 关键参数 重载线路

基于位移激励法车轮扁疤引起的轮轨动态响应有限元分析 被引量：4

6

作者 刘卓 敬霖 《机械》 2020年第6期37-43,共7页

基于三维轮轨滚动接触有限元模型,通过将车轮扁疤缺陷的几何不平顺转换为轮轨接触界面的位移不平顺,采用显式有限元分析方法模拟了多种扁疤工况下(单个新/旧扁疤、单轮多个扁疤、同轴异轮双扁疤)的轮轨动态响应。仿真结果表明:给定速度... 基于三维轮轨滚动接触有限元模型,通过将车轮扁疤缺陷的几何不平顺转换为轮轨接触界面的位移不平顺,采用显式有限元分析方法模拟了多种扁疤工况下(单个新/旧扁疤、单轮多个扁疤、同轴异轮双扁疤)的轮轨动态响应。仿真结果表明:给定速度和扁疤长度工况下,新扁疤引起的最大垂向轮轨接触力均大于旧扁疤情形,且随着扁疤长度的增大其幅值相差越大;每种扁疤长度工况下,单轮多个扁疤引起的最大垂向轮轨接触力均低于单个扁疤的情形;每种速度工况下,同轴异轮双扁疤产生的最大轮轨垂向接触力均大于同侧车轮单个扁疤的情形。研究结果可为高速轮轨服役安全及镟修策略制定提供一定的技术支持。 展开更多

关键词 车轮扁疤 有限元分析 位移不平顺 轮轨动态响应

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高铁扣件弹性垫板更换对列车运行平稳性的影响

7

作者 崔树坤 张欢 +3 位作者 闫子权 孙林林 左浩 姜智瀚 《铁道建筑》 北大核心 2024年第1期27-33,共7页

为评估高速铁路扣件弹性垫板更换过程中新旧垫板过渡造成的轨道刚度突变对列车运行状态的影响,建立车辆-轨道耦合动力学仿真模型,分析直线、曲线区段以及钢轨接头处垫板刚度突变对列车运行平稳性的影响,并对垫板更换区间长度和刚度三级... 为评估高速铁路扣件弹性垫板更换过程中新旧垫板过渡造成的轨道刚度突变对列车运行状态的影响,建立车辆-轨道耦合动力学仿真模型,分析直线、曲线区段以及钢轨接头处垫板刚度突变对列车运行平稳性的影响,并对垫板更换区间长度和刚度三级过渡模式进行了研究,提出扣件弹性垫板更换方案建议。结果表明:直线和曲线区段更换扣件弹性垫板有利于降低轮轨动力作用,仅在列车驶出垫板更换区后存在长度约10 m的行车不稳定区,会造成个别列车动力学指标增大,但增幅相对较小;行车不稳定区若存在钢轨焊接接头,会造成轮轨动力作用急剧增大;在垫板更换区末端采用静刚度为45 kN/mm的垫板设置长25 m的过渡区,有利于降低轮轨动力作用,提高列车运行的平稳性。 展开更多

关键词 高速铁路 垫板更换 数值模拟 刚度突变 轮轨动力响应 运行平稳性 刚度三级过渡

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高速铁路三维轮轨瞬态滚动接触-冲击模型参数研究 被引量：3

8

作者 王攀杰 刘建利 +1 位作者 李博 安博洋 《铁道标准设计》 北大核心 2022年第2期35-40,共6页

为进一步研究车辆轨道接触特性和钢轨损伤,采用显式有限元法建立适用于三维轮轨瞬态滚动接触分析的有限元模型,将轮轨间黏着系数、牵引系数、列车速度等考虑在内,研究不同模型参数对轮轨瞬态滚动接触计算的影响。通过详细对比分析扣件... 为进一步研究车辆轨道接触特性和钢轨损伤,采用显式有限元法建立适用于三维轮轨瞬态滚动接触分析的有限元模型,将轮轨间黏着系数、牵引系数、列车速度等考虑在内,研究不同模型参数对轮轨瞬态滚动接触计算的影响。通过详细对比分析扣件系统、钢轨长度、轨道板及参数对轮轨瞬态接触解的影响,并结合车轮模态分析结果,引入不同波长的轨面几何不平顺以表征激励频率,明确了全轮对模型的适用范围,为高速轮轨滚动接触问题的精细化建模提供参考。结果表明:(1)添加扣件系统可使滚动接触在更短时间内趋于稳定,钢轨长度并不能影响瞬态模型的计算结果,轨道板结构更能使瞬态求解趋于稳定;(2)模拟轮轨冲击的工况下,需建立全轮对模型求解,以保证结果的可靠真实性。 展开更多

关键词 高速铁路 车轮模态 瞬态接触 轮轨冲击响应 模型参数 显式有限元

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制动条件下高速列车轮轨动态响应特性分析 被引量：3

9

作者 MICHEALE YIHDEGO GEBREYOHANES 莫继良 +2 位作者 楚明 张亮 王志伟 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2022年第12期289-296,共8页

为探究制动条件下高速列车轮轨动态响应,利用Abaqus和Simpack建立了考虑钢轨柔性变形的车辆-轨道空间耦合动力学模型。基于多体动力学理论,该模型考虑了车体、构架、轮对、轴箱等车辆系统关键部件的6个自由度,并通过轮轨垂向与切向作用... 为探究制动条件下高速列车轮轨动态响应,利用Abaqus和Simpack建立了考虑钢轨柔性变形的车辆-轨道空间耦合动力学模型。基于多体动力学理论,该模型考虑了车体、构架、轮对、轴箱等车辆系统关键部件的6个自由度,并通过轮轨垂向与切向作用关系,实现车辆与轨道系统的动态耦合。通过与试验结果对比,验证了模型的有效性。基于此,分析了柔性轨道和制动工况对轮轨作用及轴箱振动的影响。结果表明,相比于刚性轨道,柔性轨道上的轮轨垂向接触力和纵向蠕滑力均明显更大,且轴箱振动更为剧烈。随着制动力矩的增加,第一轮对的垂向接触力增大而第二轮对的垂向接触力减小。随着车辆速度等级的增加,轮轨垂向接触力、纵向蠕滑力和车轮磨耗系数均增大;此外,相比垂向接触力,制动力矩对轮轨纵向蠕滑力和车轮磨耗系数的影响更为显著。 展开更多

关键词 高速列车 柔性轨道 制动工况 轮轨动态响应 振动

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三维弹塑性轮轨滑动接触热机耦合分析 被引量：3

10

作者 杨冰 戎有鑫 +2 位作者 阳光武 肖守讷 朱涛 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期208-218,共11页

为提高轮轨滑动接触热响应分析的准确性,基于Johnson-Cook材料模型,充分考虑含摩擦因数在内多种材料属性的温度相关性、3种热传递方式和轮轨实际廓形,建立了全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型,采用完全耦合法对滑动接触状态下的... 为提高轮轨滑动接触热响应分析的准确性,基于Johnson-Cook材料模型,充分考虑含摩擦因数在内多种材料属性的温度相关性、3种热传递方式和轮轨实际廓形,建立了全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型,采用完全耦合法对滑动接触状态下的轮轨进行热机耦合分析;研究了车轮以1m·s^(-1)速度沿钢轨滑行0.1s时的轮轨温度场和应力场分布特性,分析了轴重、相对滑动速度对轮轨接触区温度场的影响,得到了热影响层深度、热影响层宽度、轮轨表层温度随轴重、相对滑动速度的变化关系。分析结果表明:轮轨最大等效应力发生在次表层接触斑中心处,车轮表层最高温度发生在接触斑后半部分中心处,车轮表层最高温度为848℃,钢轨表层最高温度为768℃,钢轨表层最高温度低于车轮表层最高温度;轮轨热影响层很薄,车轮热影响层深度约为4.22mm,钢轨热影响层深度约为3mm;轮轨热影响层深度随轴重增大无明显变化,而宽度随轴重的增大而增大,轮轨热影响层深度随相对滑动速度的增大而减小,而宽度随相对滑动速度增大无明显变化,轮轨表层温度随轴重和相对滑动速度的增大而增大,且相对滑动速度对轮轨热响应影响更大。全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型及热机完全耦合法能够更加准确地预测轮轨滑动接触热响应,对合理开展轮轨热损伤和热疲劳研究具有重要意义。 展开更多

关键词 车辆工程 轮轨热响应 热机耦合 滑动接触 Johnson-Cook材料模型 温度

原文传递

重载铁路小半径曲线焊接接头区域轮轨动力响应分析 被引量：3

11

作者 杨轶科 马战国 +1 位作者 潘振 王立君 《铁道建筑》 北大核心 2021年第1期109-113,共5页

通过对既有重载铁路小半径曲线区段焊接接头不平顺进行现场实测,分析了不同类型接头不平顺的波形特征;基于多体动力学理论建立车辆-轨道耦合动力学模型,计算3种类型不平顺激扰下的轮轨动力响应,并分析了凹型、凸型焊接接头不平顺波长、... 通过对既有重载铁路小半径曲线区段焊接接头不平顺进行现场实测,分析了不同类型接头不平顺的波形特征;基于多体动力学理论建立车辆-轨道耦合动力学模型,计算3种类型不平顺激扰下的轮轨动力响应,并分析了凹型、凸型焊接接头不平顺波长、幅值对轮轨动力响应的影响。结果表明:在曲线区段,焊接接头不平顺会同时加剧垂向和横向的轮轨冲击作用,凹型接头不平顺对轮轨动力响应的激扰最大,多波型接头不平顺的激扰最小;不平顺波长减小或幅值增大,均会增大焊缝区的轮轨动力响应。建议小半径曲段区段凸型接头不平顺幅值控制在0.8 mm以内,凹型接头短波不平顺幅值控制在0.4 mm以内。 展开更多

关键词 重载铁路 焊接接头不平顺 数值模拟 轮轨动力学响应 小半径曲线 波长 幅值

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高速铁路车轮扁疤载荷作用下轮轨动力响应分析

12

作者 陈志贤 林红松 +2 位作者 姚力 杨吉忠 李忠继 《高速铁路技术》 2022年第4期47-54,共8页

本文采用多体动力学软件建立了考虑轨道及扣件系统车辆-轨道耦合模型,分析了不同扁疤模型、不同扁疤长度、不同车速下的车轨动力响应,结果表明:(1)对于二维扁疤模型,随着车速的增加,轮轨冲击速度先增大后减小,之后基本保持不变,产生最... 本文采用多体动力学软件建立了考虑轨道及扣件系统车辆-轨道耦合模型,分析了不同扁疤模型、不同扁疤长度、不同车速下的车轨动力响应,结果表明:(1)对于二维扁疤模型,随着车速的增加,轮轨冲击速度先增大后减小,之后基本保持不变,产生最大冲击速度的临界车辆速度约为20 km/h;(2)对于二维和三维扁疤模型,随着车轮扁疤长度的增加,轮轨冲击速度、轮轨垂向力基本呈线性增大;(3)相同扁疤长度下,随着车速的增加,轮轨垂向力及扣件垂向力先增大后减小,并且在车速10~50 km/h范围内存在峰值,该峰值与扁疤二维模型仿真结果相对应,但是在速度较高情况下(150~200 km/h)还会出现一个峰值,且此峰值为轮轨垂向力及扣件垂向力最大值出现位置;(4)在扁疤长度为70 mm时的轮轨垂向力最大值及轮轨垂向力与静轮重比值均明显较大,必须以标准、规范等文件对扁疤长度进行限制。 展开更多

关键词 高速列车 扁疤 轮轨动力响应

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钢轨踏面低塌对轨底锈蚀坑受力及疲劳性能的影响

13

作者 徐超 胡杰 +3 位作者 许鑫 曹欣旺 孙旭文 杨其全 《高速铁路新材料》 2022年第6期1-7,共7页

对一断裂钢轨案例进行失效分析,发现断口位于距闪光焊焊缝中心(最大低塌量0.7 mm)60 mm处,裂纹起源于轨底下表面0.43 mm深的锈蚀坑底部。依据失效钢轨伤损特征和力学理论公式,建立轨底锈蚀坑受力分析模型,并基于4参数经验公式计算相应... 对一断裂钢轨案例进行失效分析,发现断口位于距闪光焊焊缝中心(最大低塌量0.7 mm)60 mm处,裂纹起源于轨底下表面0.43 mm深的锈蚀坑底部。依据失效钢轨伤损特征和力学理论公式,建立轨底锈蚀坑受力分析模型,并基于4参数经验公式计算相应伤损特征下轨底处的疲劳极限,研究轨底锈蚀坑和踏面低塌2处伤损的发展对锈蚀坑处应力及疲劳极限的影响规律。结果表明:钢轨踏面低塌激励的附加冲击力会造成附近轨底锈蚀坑应力增大,而踏面低塌降低循环载荷应力比和轨底锈蚀坑应力集中效应的双重作用导致服役钢轨的疲劳极限σ_(r)下降,当锈蚀坑处轨底最大拉应力σ_(d)大于疲劳极限σ_(r)时,锈蚀坑底部易于萌生疲劳裂纹而导致钢轨断裂失效。按钢轨断裂时轨温和失效分析中测量的钢轨伤损数值计算,σ_(d)和σ_(r)分别为130.8 MPa和101.0 MPa,而踏面无低塌时σ_(d)和σ_(r)分别为94.6 MPa和118.5 MPa,因此钢轨在踏面低塌和轨底锈蚀坑两者共同作用下发生断裂失效。为保证钢轨的安全服役,轨底锈蚀坑应力集中系数K_(t)和接头最大低塌量λ须低于临界值。 展开更多

关键词 钢轨疲劳失效 踏面低塌 轨底锈蚀坑 轮轨动力响应 疲劳性能

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