基于ANSYS的輪軌摩擦生熱分析.pdf

1、隨著鐵路的高速化、重載化,車輪踏面和鋼軌表面的擦傷和剝離破壞越來越嚴(yán)重。車輪運(yùn)行中的摩擦生熱是引發(fā)磨損破壞的主要因素,所以分析輪軌接觸的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)具有重要意義。主要應(yīng)用大型有限元軟件ANSYS分別建立車輪在鋼軌上滑動(dòng)和滾動(dòng)過程的有限元模型,在輪軌接觸區(qū)利用接觸單元法來建立接觸。模型中考慮了車輪和鋼軌接觸間的熱傳導(dǎo),以及自由表面與環(huán)境的熱對(duì)流,假設(shè)摩擦功全部轉(zhuǎn)化為摩擦熱,摩擦熱流平均分配給車輪和鋼軌。通過直接耦合法求解輪軌間的摩擦生熱

2、,詳細(xì)的分析了接觸區(qū)內(nèi)的瞬時(shí)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、剪應(yīng)力和接觸區(qū)的接觸壓力分布特征,以及最高溫升和應(yīng)力的變化趨勢(shì)。
　　 在純滑動(dòng)工況中,輪軌接觸表面很容易產(chǎn)生瞬時(shí)的高溫:1)材料的非線性影響不可忽略；2)輪軌的熱效應(yīng)影響層很薄,最高溫升和應(yīng)力產(chǎn)生在表面中線靠后處；3)輪軌表面最高應(yīng)力和溫度均隨著軸重、速度及摩擦因數(shù)的增大而增大。
　　 在滾滑工況中,由于溫升較小,計(jì)算中未考慮材料的非線性影響。結(jié)果表明:1)高速列車車輪在低蠕