QU120国产重载轨道与车轮接触应力和变形(2)
3.7导出和版本兼容问题 22
4 ANSYS介绍、施加载荷、结果分析 22
4.1 ANSYS功能介绍 22
4.1.1结构静力分析 23
4.1.2 结构动力学分析 23
4.2 ANSYS模块介绍 23
4.2.1施加载荷 23
4.2.2后处理编辑 23
4.3 施加载荷 24
4.4 结果分析 24
结 论 29
致 谢 30
参考文献31
1 绪论
本文旨在通过模拟轨道上加车轮静载，观察应力变形图来找出轨道塑形压展和开裂原因，整个实验过程包括：
1.用ProE建模、装配
2.用HyperMesh划分网格，定义材料、约束、接触
3.用ANSYS施加载荷以及计算得出应力、变形图
4.根据应力、变形图分析得出结论
对轨道磨损的研究理论现在比较丰富，无论是一般状况下的接触磨损、干/水态工况下轮轨接触磨损、非稳态载荷作用下的轮轨接触磨损、轮轨表面的裂纹扩展都有相应的研究理论。而本文从实际问题出发，结合理论研究，针对国产QU120重载轨道在用于炼钢厂钢包运输，轮压为71.5吨的使用中，出现了塑性压展和纵向开裂现象，探索问题来源。
对于各种轨道车轮接触磨损理论这里引用出来，给出一些简单介绍。
1.1一般状况下的接触磨损
重载轨道损伤的主要形式是摩擦损耗，并且会伴随塑性变形；而高速铁路轨道则以疲劳磨损为主。由于钢轨摩擦损伤的形式有所不同，导致重载轨道与高速铁路轨道在轮轨接触面的润滑、车轮和钢轨型面的打磨等方面产生很大区别。
车轮的磨损程度会随着减速时的制动力、减速过程中的蠕滑率以及车轮轴重的增大而增大，而切向摩擦力增大后，车轮的磨损形式会从磨粒磨损向粘着磨损和疲劳磨损发生转变，导致接触面出现疲劳裂纹和白层，使得车轮的塑性变形和疲劳磨损更加严重。
含碳量对车轮的滚动摩擦特性的不影响很小，但能改变车轮在滚动过程中的磨损形式；车轮的含碳量后增加，钢的硬度会增加，磨损形式从磨粒磨损向疲劳磨损发生转变，接触面会更加容易出现剥离现象，降低含碳量虽然能使剥离现象得到抑制，但是却使得磨损程度增加了。
1.2弯道中的轮轨接触磨损
轮轨型面在发生摩擦损耗后，会影响到轮轨的型面配合关系和车辆通过弯道时的性能；由于轮轨型面发生磨损以及进入弯道后离心力的影响，会使得车轮轮缘与外侧钢轨内侧面挤压，导致车轮通过弯道时，轮轨之间的作用力增大，使外侧钢轨磨损的非常严重。
钢轨使用初期，外侧钢轨的接触应力及钢轨的塑性变形均较大，导致外侧钢轨极易出现接触疲劳伤损；随着钢轨磨耗量的增加，外侧钢轨轨距角处的接触应力和内侧钢轨轨头的塑性变形均逐渐增大，进一步加剧了外侧钢轨的侧磨和内侧钢轨的压溃。
1.3摩擦热对轮轨磨损的影响
在滚、滑动工况中，轮轨摩擦热响应主要分布在接触表面大约2mm的深度范围以内，且随着深度的增加其影响越来越小；接触表面以下存在一个区域，其等效应力水平因热载荷的存在而减小，其分布深度随着热传导的进行不断增加；材料的磨损，即接触斑的不断扩大，对磨损过程中的温度场、应力场分布有较大影响，但对最终车轮稳态时的温度场、应力场分布影响很小；表面不平顺使得接触表面的温度分布出现振荡，从而使材料的局部工作环境较光滑表面时更加恶化；滚动工况下，摩擦热响应随着纵向载荷、蠕滑率以及摩擦系数的增大而增大；轮轨间的相对滑动速度越大，其热响应就越大。