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基于柔性轮轨模型的车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动影响的仿真研究
摘要：
本文基于柔性轮轨模型，研究了车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动的影响。首先，建立了柔性轮轨系统的数学模型，并采用MATLAB/Simulink软件进行了仿真研究。针对车轮谐波磨耗的情况，通过在轮轨接触面施加一定的谐波载荷，模拟了轮轨接触面的磨耗过程，并分析了磨耗对轮轨系统振动特性的影响。通过仿真结果，分析了轮轨系统的峰值加速度、速度和位移等指标的变化规律，以及磨耗对车轮和轨道的变形程度的影响。研究结果表明，车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动具有一定的影响，特别是对系统振动峰值加速度的影响较为明显。本研究为进一步探究高速轮轨系统振动特性提供了参考。
关键词：柔性轮轨模型；车轮谐波磨耗；振动特性；仿真研究
Abstract:
Thispaperstudiestheinfluenceofwheelharmonicwearonthevibrationofhigh-speedwheel-railsystembasedonflexiblewheel-railmodel.Firstly,themathematicalmodeloftheflexiblewheel-railsystemisestablished,andtheMATLAB/Simulinksoftwareisusedforsimulationresearch.Forthecaseofwheelharmonicwear,acertainharmonicloadisappliedonthewheel-railcontactsurfacetosimulatethewearprocessonthecontactsurface,andtheinfluenceofwearonthevibrationcharacteristicsofthewheel-railsystemisanalyzed.Throughthesimulationresults,thechangesofpeakacceleration,velocityanddisplacementofthewheel-railsystemareanalyzed,aswellastheinfluenceofwearonthedeformationdegreeofthewheelandrail.Theresultsshowthatwheelharmonicwearhasacertaininfluenceonthevibrationofthehigh-speedwheel-railsystem,especiallyonthepeakaccelerationofthesystemvibration.Thisstudyprovidesareferenceforfurtherexplorationofthevibrationcharacteristicsofhigh-speedwheel-railsystem.
Keywords:flexiblewheel-railmodel;wheelharmonicwear;vibrationcharacteristics;simulationresearch
1.引言
高速轮轨系统作为一种重要的交通运输系统，关系到人们的生命财产安全，因此其稳定性和安全性是非常重要的问题。近年来，基于柔性轮轨模型的高速轮轨系统振动研究受到了广泛的关注。车轮和轨道的磨损是影响高速轮轨系统振动的一个重要因素，其中车轮谐波磨耗对系统振动的影响较为明显。因此，探究车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动的影响，对于提高高速轮轨系统的稳定性和安全性具有重要的意义。
2.方法
2.1柔性轮轨模型的建立
柔性轮轨模型是一种比较常用的轮轨系统模型，其主要是将轮和轨道看作是连续的弹性体，同时考虑了弹性变形、滑移、接触变形等因素。该模型能够较为准确地描述轮轨系统的动力学响应特性，对于研究系统的振动问题具有一定的优势。
2.2车轮谐波磨耗的模拟
车轮谐波磨耗主要是由于车轮在行驶过程中，与轨道之间的相对位移和滑移引起的，可以通过在轮轨接触面施加一定的谐波载荷来模拟车轮谐波磨耗的情况。在此基础上，可以进一步研究车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动特性的影响。
2.3仿真研究
采用MATLAB/Simulink软件对车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动的影响进行了仿真研究。通过建立柔性轮轨模型，将车轮和轨道的动力学响应进行模拟，同时考虑了车轮谐波磨耗对系统的影响。通过仿真结果，分析了轮轨系统的峰值加速度、速度和位移等指标的变化规律，以及磨耗对车轮和轨道的变形程度的影响。
3.结果与分析
通过仿真研究，分析了车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动的影响。通过仿真结果可以得到：车轮谐波磨耗对高速轮轨系统的振动特性具有一定的影响