试谈城市轨道交通车辆基础制动关键部件热疲劳仿真-

论文导读：
摘要：随着我国城市化进程的加速，交通拥堵成为一个急待解决的不足，建设以城市轨道交通为主干网络的城市公共交通网络成为世界上公认的解决此不足的策略。城市轨道交通车辆由于站距较短、制动频繁由此对车辆的制动能力提出很高的要求，而且城市轨道交通以高速重载为进展方向，国内城轨列车的速度相对较低，为提升运营速度，关键不足就是解决制动不足。本论文首先针对踏面制动和制动盘制动热疲劳探讨近况进行浅析，在上面陈述的探讨的基础上确定探讨案例，重点探讨紧急制动工况下城市轨道交通车辆基础制动装置关键部件的热疲劳仿真探讨，为车轮的优化和制动方式的选择提供论述依据。基于传热学原理，针对时速120km/h国产化A型车踏面制动下车轮的温度场和热应力场进行仿真浅析。首先利用能量守恒法确定车轮输入的热流密度，在确定边界条件和载荷工况的基础上，对车轮有限元模型进行探讨，最后结合车辆的静载荷浅析和轮轴接触浅析综合评估车轮的疲劳强度。参照车轮热疲劳浅析的步骤，针对轮装制动盘进行仿真探讨。首先利用摩擦功率法确动盘的输入热流密度，建立热传导模型和有限元浅析模型，利用ANSYS软件对制动盘进行温度场和热应力场的仿真浅析。将得出的结果同1：1制动实验台的结果进行比较，比较表明仿真结果接近实际；在探讨制动盘的热损失机理的基础上，基于蠕变损伤模型计算制动盘危险点的疲劳寿命。关键词：基础制动论文车轮论文制动盘论文有限元论文热疲劳论文
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ABSTRACT4-9
第一章 绪论9-15

1.1 课题背景9

1.2 探讨目的及作用9-10

1.3 基础制动关键部件热疲劳探讨近况10-13

1.3.1 踏面制动热疲劳探讨近况10-12

1.3.2 制动盘热疲劳探讨近况12-13

1.4 论文的探讨思路及章节安排13-15

第二章 热传导不足的有限单元法15-35

2.1 引言15

2.2 弹性力学基本方程15-18

2.1 弹性力学基本量16

2.2 静力平衡方程16

2.3 几何方程16

2.4 应力与应变的联系物理方程16-18

2.3 有限单元法的基本思路和解题步骤18-21

2.4 有限元浅析软件 ANSYS21-23

2.4.1 有限元浅析软件 ANSYS21-22

2.4.2 ANSYS 浅析历程22-23

2.5 瞬态温度场的数学模型23-24

2.6 稳态温度场的数学模型24-25

2.7 热传导轴对称不足的数学模型25

2.8 求解温度场的初始条件和边界条件25-27

2.9 求解温度场的有限元策略27-32

2.9.1 有限元法的单元浅析27

2.9.2 单元的变分计算27-31

2.9.3 ANSYS 有限单元法的总体合成31

2.9.4 ANSYS 有限单元法的实现31-32

2.10 求解热应力场有限元策略32-35

第三章 城市轨道交通车辆基础制动35-43

3.1 制动方式的分类35-38

3.2 基础制动装置38-40

3.

2.1 闸瓦制动38-39

3.

2.2 盘形制动39-40

3.3 紧急制动结构及功能说明40-43
第四章 紧急制动工况下车轮热疲劳仿真探讨43-57

4.1 边界条件的确定43-44

4.

1.1 利用能量折算法确定热流密度43

4.

1.2 三类边界条件的确定43-44

4.2 车轮载荷工况44-45

4.3 车轮有限元模型的建立及模型参数的确定45-46

4.4 车轮的温度场仿真结果及浅析46-47

4.5 车轮的热应力场仿真结果及浅析47-49

4.5.1 边界条件的确定及载荷的施加47-48

4.5.2 车轮的热应力场仿真结果及浅析48-49

4.6 车轮疲劳强度评价49-54

4.6.1 车轮模态浅析49-50

4.6.2 轮轴接触浅析50-51

4.6.3 三种载荷工况下车轮静强度浅析51-53

4.6.4 评定策略53

4.6.5 车轮强度浅析53-54

4.7 本章小节54-57

第五章 紧急制动工况下制动盘热疲劳仿真探讨57-69

5.1 基于摩擦功率法的热流密度确定57-58

5.2 热传导模型的建立58-59

5.3 制动盘有限元模型的建立及模型参数59-60

5.4 制动盘温度场仿真结果及浅析60-62

5.5 制动盘热应力场仿真结果及浅析62-63

5.1 边界条件的确定62

5.2 热应力场计算结果及浅析62-63

5.6 制动盘实验浅析63-65

5.7 制动盘蠕变热疲劳寿命预测65-67

5.7.1 摩擦面热斑产生机理浅析65-66

5.7.2 疲劳寿命预测模型和蠕变损伤模型66

5.7.3 制动盘热疲劳寿命计算66-67

5.8 本章小节67-69

第六章 结论与展望69-71

6.1 结论69

6.2 有着不足及倡议69-71

参考文献71-75
致谢75-77
攻读硕士期间发表的论文77-78