基于MFBD的高速列车轮轨接触振动蠕滑特性研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文基于MFBD的高速列车轮轨接触振动蠕滑特性研究学位申请人：郑继峰学科领域：交通运输工程校内导师：肖乾教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了

2、文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密

3、的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。学生本人签名日期校内导师签名日期校外导师签名日期摘要基于MFBD的高速列车轮轨接触振动蠕滑特性研究摘要对于高速列车轮轨系统而言，轮轨接触特性动态变化，呈现一种接触振动形态，即既存在接触又存在振动，而且这种接触振动伴随整个服役过程，加之轮轨独特的几何特征和轮对运动特性决定了这一过程中也必然存在蠕滑现象。轮轨蠕滑特性直接影响列车牵引和制动性能，准确掌握轮轨间的蠕滑特性对于列车运行品质来说显得十分重要。目前，在研究轮轨接触动态特性时一般采用集成Kalker理论

4、、Fastsim算法的商业动力学软件Simpack、Adams或者UM完成。它们大部分将轮轨视为刚体、轮轨接触算法基于弹性半空间理论，对于求解轮轨滚动接触静态和稳态问题发挥了重要的作用，但没有考虑轮轨接触激振等因素的影响，无法准确分析轮轨系统接触动力学响应，实际上，轮轨滚动接触是一个典型的瞬态动力学问题，接触界面在复杂载荷作用下会在多自由度方向上产生微幅振动，使其既有贮能又有耗能，表现出既有刚度又有阻尼的双重特性，且这一过程容易激发柔性特征，故采用弹簧-阻尼柔柔接触模型更能准确反映符合实际情况的轮

5、轨滚动接触振动响应以及蠕滑特性。本文依托新一代多体动力学软件RecurDyn，首先开展有限元多柔性体动力学（MFBD）技术的高速轮轨柔柔接触（F-FlexContact）理论研究，打破了基于传统思路的固定模态综合法的模态柔性体建模方法。接着以S1002CN踏面车轮与CN60钢轨作为研究对象，由于柔性轮轨能够在高速滚动接触状态下体现弹性变形效应以及结构振动，故将车辆模块的车轮和板式轨道分别进行实体有限元柔性化处理，并通过现场测试数据逆向建模确定轮轨接触刚度和阻尼，从而建立基于弹簧-阻尼接触关系的高速

6、轮轨柔柔接触模型。然后基于车辆-轨道耦合动力学理论构建柔柔接触机制下的高速列车-轨道空间耦合振动模型，并对其进行了验证。由此开展涵盖车辆参数（空重车、运行速度、一系悬挂）、轨道结构参数（扣件弹簧刚度、扣件阻尼）、轮轨界面状态（轮轨接触刚度、接触阻尼、变常摩擦系数）等不同条件下的高速轮轨滚动接触振动特性研究，具体包括振动加速度、频率、振动位移等轮轨空间振动行为。轮轨蠕滑现象伴随整个轮轨接触振动过程，振动机制下的蠕滑特性值得深入研究，本文在此基础上重点分析了柔柔接触下的高速轮轨蠕滑力/率等蠕滑特性的影

7、响因素。为准确研究高速轮轨滚动接触振动蠕滑特性开辟了一条新的思路。关键词：高速列车，轮轨关系，柔柔接触，接触振动，蠕滑特性IAbstractResearchoncontactvibrationandcreepcharacteristicsofhigh-speedtrainwheel-railbasedonMFBDABSTRACTForwheel-railsystemofhigh-speedtrain,thecontactcharacteristicsofwheel-railchangedynami

8、cally,showingacontactvibrationform,thatis,thereisbothcontactandvibration,andthiscontactvibrationisaccompaniedbythewholeserviceprocess.Inaddition,theuniquegeometricfeaturesofthewheel-railandthemotioncharacteristicsofwheelsetsdeterminethatthecre