轮轨接触力学5-2017幻灯片课件.ppt

《轮轨接触力学5-2017幻灯片课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、轮轨接触力学温泽峰，赵鑫西南交通大学牵引动力国家重点实验室TPL只够1小时讲，再加点内容。TPL内容一轮轨接触动力力学的研究内容与对象二轮轨接触几何关系和滚动接触蠕滑率三Hertz接触理论（法向解开创工作）四Carter二维滚动接触理论（切向解开创工作）五Vermeulen-Johnson无自旋三维滚动接触理论六Kalker线性蠕滑理论七沈氏理论八Kalker简化理论九Kalker三维弹性体非Hertz滚动接触理论十轮轨黏着问题研究简介十一三维弹塑性滚动接触有限元建模简介十二轮轨接触载荷与伤损研究简介十三快速接触算法开发十四接触问题杂谈十五轮轨试验

2、台简介1.1赫兹法向接触解Concentratedcontact线弹性力学，小应变假设集中力作用下应力应变场椭圆形接触斑椭球形应力分布接触斑半长、最大应力无限半空间假设二次曲面积分P载荷，A、B几何参数1.2Carter切向接触解基于赫兹解（二次曲面、无限半空间、线弹性材料、相对狭小的椭圆接触斑、椭球应力分布等等）；二维简化（平面应变问题），库伦摩擦定律，摩擦系数恒定；方形接触斑内存在方形粘着区，应力为两个椭圆分布相减；稳态滚动。ByJ.J.KalkerGeneralizationofGalin’sTheoremMathematicalProgramming

3、TheoryCattaneoMindlinDuvaut-Lions支持性、基础性理论2、滚动接触理论家谱KKKKKKKJJProf.J.J.Kalker,1933-20061）可解析的滚动接触理论CarterV-J,Striptheories；V-J把Carter拓展至3D，无法考虑Spin；J提出自旋概念，被K线性理论采用；沈氏理论，小自旋2）数值滚动接触解理论K简化理论FASTSIMK精确理论CONTACT2.1两大分支ByJ.J.Kalker自旋！！！Kalker工作的直接基础；可用来导出Hertz理论、Cattaneoshift解和V-J理论。a)

4、GeneralizationofGalin’sTheoremByJ.J.Kalker2.2支持、基础理论滚动接触数值解建模数学基础；控制方程和边界条件虚功原理变成等效积分弱形式最小位能原理、最小余能原理，将原问题转化为等效形式的变分问题。b)MathematicalProgrammingTheory(数学规划法)ByJ.J.Kalker推导了接触问题的变分不等式（基于虚功原理）。被Kalker用于数值求解摩擦接触问题。c)Duvaut-LionsByJ.J.KalkerByJ.J.KalkerHertz接触的no-slip问题d)CattaneoandM

5、indlinshift切向力作用下的切向解旋转趋势下的切向解ByJ.J.KalkerV-JStriptheories；Johnson自旋理论；Kalker线性理论；沈氏理论。2.3可解析的滚动接触理论a)Vermeulen-Johnson理论模型（无自旋三维滚动接触理论模型）1958年，Johnson扩展Carter二维滚动接触理论到三维弹性球滚动接触——第一个三维解；1964年，Vermeulen和Johnson又将上述研究推广到椭圆斑的接触情形，接触区中粘着区和滑动区的划分仍按Carter的研究思路。CarterV-J非线性蠕滑率/力定律为为规格化的纵横

6、向蠕滑率为V-J蠕滑系数Vermeulen-Johnson理论与其实验值的比较英国Hobbs（1967）用Kalker的蠕滑系数代替V-J的蠕滑系数当蠕滑率很小时，上式按Taylor级数展开，取一阶线性项：分量形式V-J线性蠕滑率/力定律值得注意，V—J理论没有考虑滚动物体的自旋效应。事实上许多滚动接触问题的自旋运动是存在的，如轮轨滚动接触、轴承滚珠或滚子的运动等，物体间的自旋运动是不可避免的，它不仅影响接触斑上总的横向蠕滑力，而且对接触斑表面产生疲劳破坏作用。此外，V—J理论对接触区中粘滑区的划分有不完善之处。如下图有线条的阴影部分划分为滑动区是错误的，是

7、因为在这个区域里，用V—J理论确定的滑动方向和切向力方向一致，这违背了摩擦定律。b)Johnson纯自旋理论模型横移越大，接触角、自旋蠕滑分量越大小自旋大自旋1958年，Johnson另外一篇文章讨论了纯自旋问题——纵、横向蠕滑率为0，no-slip，圆形接触斑；条形理论可以解决V-J理论粘滑区划分问题。条形理论首先是由Hains.D.J和Ollerton.E于1963年提出来，假设仅有纵向蠕滑，且接触斑为沿横向细长的稳态滚动接触情形，将椭圆分成若干个平行于方向矩形条，在每一个矩形条中，按Carter的二维求解方法，确定有关要求的参数，这些参数与无关，见下图

8、（a）。如果接触存在粘着区的话，只可能出在若干个矩形