一种考虑材料非均匀性的轮轨二维滚动接触力计算方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑材料非均匀性的轮轨二维滚动接触力计算方法，具体为：基于任意曲线可由一系列指数线段来逼近的事实，建立弹性模量为变量的钢轨表面非均匀层指数分层模型；确定平面应变状态下钢轨表面非均匀层在法向和切向作用下的传递矩阵和位移基本解；将轮轨二维滚动法向接触问题转化为第一类Cauchy积分方程组，然后通过Erdogan和Gupta数值计算方法求解该方程组得到轮轨二维法向接触力；基于Coulomb摩擦定律和得到的轮轨二维滚动法向接触力求解轮轨二维滚动切向接触力。本发明专利技术解决了现有轮轨滚动接触理论除有限元方法外无法考虑材料非均匀特性，而有限元方法无法与动力学进行耦合的难题。力学进行耦合的难题。力学进行耦合的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑材料非均匀性的轮轨二维滚动接触力计算方法


[0001]本专利技术属于轮轨滚动接触计算
，尤其涉及一种考虑材料非均匀性的轮轨二维滚动接触力计算方法。

技术介绍

[0002]轮轨关系是整个轨道
‑
车辆系统的核心，直接影响车辆动力学、滚动接触疲劳、摩擦磨损、振动噪声等关键性问题。这些问题大多与轮轨表面及次表面的材料性能密切相关。钢轨不论是在生产还是服役过程，不可避免的会在钢轨表面及次表面产生一层材料性能与钢轨基体不同的非均匀层。存在非均匀层的钢轨和材料均匀的钢轨条件下的轮轨接触状态显然不同。
[0003]为求解轮轨滚动接触问题，国内外研究者提出了多种轮轨滚动接触理论。不论是目前应用最广的Kalker简化理论、Kalker三维滚动接触理论，还是精确的CONTACT算法，都是基于接触体的无限半空间、稳态滚动和线弹性材料的假设。目前对于材料沿钢轨垂向非均匀分布的相关研究还不够深入，存在较多的局限性。上述轮轨滚动接触理论由于其均匀材料的假设，无法考虑材料的非均匀性。而能够考虑材料非均匀性的有限元方法又无法与动力学耦合。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑材料非均匀性的轮轨二维滚动接触力计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：基于任意曲线可由一系列指数线段来逼近的事实，建立弹性模量为变量的钢轨表面非均匀层指数分层模型：，其中，为弹性模量在z=
ꢀ‑
h
i
的真实值，i为对应的层数，i = 1, 2,
ꢀ∙∙∙
, N，λ
i
为对应子层的指数系数，h
i
为第i层下表面到钢轨表面的距离；步骤2：根据Fourier积分变换技术，确定平面应变状态下钢轨表面非均匀层在法向和切向作用下的传递矩阵和位移基本解：非均匀层传递矩阵M(s, z)数学表达式：非均匀层在法向力作用下的位移基本解数学表达式：其中，P是法向力，s是积分变量，m
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为传递矩阵的元素，α1为与材料相关的系数；步骤3：利用迭加原理和奇异积分方程技术，将轮轨二维滚动法向接触问题转化为第一类Cauchy积分方程组，然后通过Erdogan和Gupta数值计算方法求解该方程组得到轮轨二维法向接触力...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国堂，陈帅，王衡禹，王平，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：