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列车车轮踏面滚动接触疲劳损伤机制研究的开题报告
一、选题背景
列车的行驶离不开车轮与轨道的摩擦作用，这个过程中，车轮所承受的荷载较大，极易导致车轮表面的损伤或疲劳。特别是高速列车的日益发展，车轮的疲劳生命更值得关注，因为车轮的疲劳问题可能会导致列车的事故问题，从而对社会带来不良影响。
因此，研究列车车轮踏面滚动接触疲劳损伤机制已经成为一个热门的研究领域。在此基础上，分析并优化车辆的轮轨接触，提高列车运营效率，也是目前研究的重点。
二、研究目的
本项目旨在研究列车车轮踏面滚动接触疲劳损伤机制对轮轨系统动态特性的影响，为列车的运行与安全提供科学依据。
三、研究内容
1.研究车轮踏面滚动接触疲劳损伤机制形成的原因和影响，探究其疲劳损伤规律；
2.研究车轮踏面滚动接触疲劳损伤与轮轨系统动态特性的关系，分析疲劳损伤对轮轨系统运行的影响；
3.运用有限元、计算流体、高速摄像等技术手段，开展列车车轮踏面滚动接触疲劳损伤的实验研究，验证模拟结果的正确性；
4.探究降低车轮疲劳损伤的方法，并对提高轮轨接触的方法进行实验验证。
四、研究方法
1.文献研究法：结合国内外学术会议论文库和相关的学术期刊，梳理车轮踏面滚动接触疲劳损伤机制相关的研究文献，全面了解该领域的研究发展现状和趋势。
2.实验研究法：通过建立车轮轨道仿真试验平台，对车轮踏面滚动接触疲劳损伤进行实验研究，获得车轮踏面滚动接触疲劳损伤的实验数据。
3.数值模拟法：运用有限元分析方法，建立轮轨动力学数学模型，模拟车轮踏面与轨道的接触状况，分析疲劳损伤产生的机理，探究轮轨系统动力学响应的影响因素。
五、预期结果
1.探究车轮踏面滚动接触疲劳损伤形成的原因和机制，研究车轮踏面滚动接触疲劳损伤的规律；
2.研究车轮踏面滚动接触疲劳损伤与轮轨系统动态特性的关系，了解疲劳损伤对轮轨系统运行的影响；
3.运用有限元、计算流体、高速摄像等技术手段，开展列车车轮踏面滚动接触疲劳损伤的实验研究，验证模拟结果的正确性。
六、研究意义
1.为轨道交通运营实践提供科学依据，提高列车加速度和牵引能力，降低车轮疲劳损伤问题严重程度。
2.为轨道交通运营安全提供重要参考，结合研究成果开发列车安全监测系统，及时掌握车轮的疲劳状态，减少事故的可能性。
3.为轮轨设计与制造提供理论基础，优化轮轨接触状态，降低轮轨照应噪声发生率，提高列车编组通行能力。
七、研究进度
本研究计划分为以下五个阶段：
1.问题引入阶段（3个月），包括对文献相关调研、理论开发，制定具体解决方案。
2.方案实施阶段（3个月），包括轮轨系统动态特性模型的建立，疲劳损伤规律的分析和实验研究方案的设计。
3.实验研究阶段（6个月），包括建立车轮轨道仿真试验平台，对车轮踏面滚动接触疲劳损伤进行实验研究。
4.数值模拟阶段（6个月），运用有限元分析方法，建立轮轨动力学数学模型，模拟车轮踏面与轨道的接触状况，分析疲劳损伤产生的机理。
5.结果总结和报告阶段（3个月），包括实验研究和模拟分析结果的总结、对轮轨接触的优化措施的提出以及相关研究成果的论文发表。
八、研究计划
本项研究总时期为21个月，具体工作计划如下：
|工作内容|时间节点|
|---------------------------|-------|
|问题引入阶段|1-3月|
|方案实施阶段|4-6月|
|实验研究阶段|7-12月|
|数值模拟阶段|13-18月|
|结果总结和报告阶段|19-21月|
九、参考文献
1.黄南山.车轮道力学[M].北京:科学出版社,2007.
2.顾剪辉,等.高速铁路列车车辆动力学问题的研究综述[J].机车电传动,2017,37(6):1-5.
3.史亚斌,顾剪辉.高速列车运行中信号点作用下的车辆动力学特性[J].机车电传动,2017,37(5):1-5.