吴兵
- 作品数：11 被引量：164H指数：5
- 供职机构：西南交通大学电气工程学院牵引动力国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：交通运输工程机械工程更多>>
- 轮轨油污染黏着特性的研究被引量：3
- 2013年
- 运用数值算法研究了轮轨在油污染时的黏着特性。以部分弹流理论为基础借助于多重网格作为数值计算工具建立了二维轮轨在油污染状态下考虑表面粗糙度的轮轨黏着计算模型。研究了在有油污染情况下轮轨间接触压力分布以及列车运行速度和接触压力对轮轨黏着系数的影响。给出了轮轨介质接触时的固体承载及液体动压分布。计算结果表明:随着速度的提高,黏着系数逐渐降低,最后基本上趋于稳定;随着接触压力的增大,黏着系数逐渐增大。
- 吴兵温泽峰王衡禹金学松
- 关键词：轮轨油污染表面粗糙度
- 高速轮轨黏着机理及特性的研究被引量：1
- 2016年
- 该研究建立了水油介质污染条件下并考虑接触表面粗糙度影响的三维高速轮轨黏着数值模型;建立了考虑弹塑性接触和摩擦温升情况下的二维高速轮轨黏着模型;初步建立了考虑流变、弹塑性变形及温升的二维高速轮轨黏着模型。在三维模型中,轮轨间的液体介质可沿着横向和纵向流动,且粗糙峰沿横向和纵向分布的影响同时能得到考虑,与实际情况相符。考虑到三维模型的复杂性,在求解雷诺方程时采用多重网格法求解,利用多重网格积分法求解膜厚方程以加快求解速度。然后利用数值模型,以我国CRH2型高速列车的参数为基础,对轮轨黏着进行了数值模拟计算,研究了轮轨间存在水、油污染时,列车运行速度及轮轨表面粗糙度等对轮轨黏着特性的影响规律。数值结果表明:(1)水介质存在时列车运行速度增大会引起中心膜厚增大而引起黏着系数的急剧减小。(2)粗糙度增大引起膜厚比的减小,从而引起黏着系数的增大。纵向表面纹理有利于黏着特性的发挥。(3)将数值模型的部分结果与较低速度下的试验结果进行了对比,吻合较好,验证了数值模型在低速条件下的可靠性。在建立考虑弹塑性接触和摩擦温升情况下的二维高速轮轨黏着模型时,基于H.Chen的简化模型基础上加入了入口区温升、固体粗糙峰间的摩擦温升以及考虑Zhao等提出的微观粗糙峰间的弹塑性影响。对运行速度、接触压力等对黏着系数的影响进行了讨论。主要得出以下几个结论:(1)速度增大导致接触区内膜厚的增大,降低了固体承载比率,因而黏着系数下降。(2)接触压力越大导致固体部分接触压力增大,但是增大的量比总载荷增大的量小,固体峰承载的比率还是下降的,直接导致黏着系数的下降。速度相对于接触压力而言对黏着系数的影响更大。(3)弹性模型过高地估计了黏着系数,这对于保障列车�
- 吴兵金学松温泽峰王衡禹赵鑫
- 关键词：高速铁路弹性流体动力学
- 高速轮轨瞬态滚动接触行为的研究被引量：1
- 2016年
- 该研究建立了三维瞬态滚动接触有限元模型,用于求解速度高至500 km/h的轮轨瞬态滚动接触行为。该模型考虑了轮轨的真实几何形状,可引入任意接触面不平顺、黏着系数(或摩擦系数)沿钢轨纵向的波动及相对滑移速度对黏着系数的影响,并可考虑材料的非线性行为。不同的切向接触载荷,即不同运动状态下的车轮所承受的驱动或制动力,由施加于车轴的随时间变化的扭矩来控制。模型采用显式有限元方法,其条件稳定特性决定了计算时间步长需取值极小,这使得该模型适合于时域内求解轮轨高速滚动过程中的高频动态或瞬态现象,如分析轮轨接触表面短波长缺陷处(钢轨焊接接头、波浪形磨损和车轮扁疤等)的轮轨瞬态冲击响应。另外,模型中充分考虑了车辆转向架和轨道子系统的主要部件,数值重现了三维轮对的真实滚动行为,因此车辆—轨道的耦合作用、与高速滚动相关的自旋、陀螺仪效应等因素均包含于模型之中。过去一年多,应用上述三维高速瞬态滚动接触有限元模型进行了一系列研究。不同速度的模拟结果发现,500 km/h以下速度对光滑接触表面上压力分布的影响可以忽略,而相应的应变率随速度增加而增加。针对很多国家出现的钢轨表面塌陷现象,即钢轨接触带内出现的具有两瓣特征且第二瓣更大的局部滚动接触疲劳损伤,也进行模拟研究,结果显示其发生应该与轨下胶垫的刚度有很大关系。车轮滚过钢轨短波波磨的瞬态接触结果显示,轮轨接触力在波磨段呈现出明显的波动,且当波深足够深时,接触状态会在滚滑—滑动—滚滑间反复震荡,从而导致V-M应力与摩擦功的波动。跟传统的基于多体动力学的车辆—轨道耦合动力学结果相比,发现传统模型夸大了轮轨间的接触刚度。另外,随相对滑动速度变化的摩擦力模型被发现对轮轨间的切向滚动接触具�
- 赵鑫金学松温泽峰王衡禹吴兵
- 关键词：高速列车
- 高速列车的关键力学问题被引量：133
- 2015年
- 在过去10年时间,中国和谐号系列高速列车经历了一系列速度上的飞跃.在最初引进消化吸收基础上,研制了新一代高速列车并大规模投入运营,伴随这一过程的大量试验与工程实践,大大促进了对高速铁路这样一个车-线-网-气流强耦合的复杂大系统中的关键力学问题的深入理解和全面研究.该文将从6个方面对高速列车研制和运行过程中的典型力学问题的研究进展以及未来的研究方向做一个梳理.考虑到这样一个大系统的复杂性,同时也为了使对高速列车感兴趣的技术与科研人员对这些力学问题有一个比较全面的认识,文中将分别就高速列车的空气动力学、弓网关系、车体振动与车体模态设计、车体运行稳定性、高速轮轨关系、关键结构的运行可靠性和列车噪声等方面的研究进行总结和展望.同时也对中国及国际高速列车发展趋势及其中的力学问题做了一个简要介绍.
- 杨国伟魏宇杰赵桂林刘玉标曾晓辉邢云林赖姜张营营吴晗陈启生刘秋生李家春胡开鑫杨中平刘文正王文静孙守光张卫华周宁李瑞平吕青松金学松温泽峰肖新标赵鑫崔大宾吴兵钟硕乔周信
- 关键词：高速列车空气动力学弓网关系车体振动运行稳定性轮轨关系
- 高速轮轨水介质存在下的黏着特性数值研究被引量：6
- 2014年
- 为了获得高速轮轨在水介质存在时的黏着特性,该文建立了三维轮轨间存在水介质时考虑表面粗糙度的轮轨黏着计算模型。该模型以部分弹流理论及弹性微观固体接触模型为基础,借助于多重网格作为数值计算工具。研究了水介质存在时列车运行速度、轴重及轮轨表面粗糙度对轮轨黏着系数的影响,并从数值角度揭示了其影响机理。计算结果表明,随着速度的提高,黏着系数逐渐降低;随着轴重的增大,黏着系数逐渐降低;适当地增加轮轨表面粗糙度有利于增加轮轨黏着特性。
- 吴兵温泽峰王衡禹金学松
- 关键词：轮轨水介质表面粗糙度
- 高速轮轨黏着特性影响因素研究被引量：14
- 2013年
- 基于轨道及车轮表面粗糙度的考虑,建立在"第三介质"存在时高速轮轨黏着力的二维计算模型。借助于部分膜弹流理论以多重网格技术为数值计算工具,讨论速度、接触压力、轮径、轮轨表面粗糙度参数及不同"第三介质"等因素对轮轨间黏着特性的影响,对这些因素引起轮轨黏着特性变化的机理进行数值分析;采用JD-1型轮轨接触试验设备,将黏着系数在水、油污染情况下随速度变化的试验结果与高速轮轨黏着数值模型的计算结果进行对比。结果表明:两者变化趋势一致,数值吻合较好。
- 吴兵温泽峰王衡禹金学松
- 关键词：轮轨表面粗糙度多重网格
- 基于不同微观固体接触模型的轮轨表面变形特性分析被引量：5
- 2017年
- 针对轮轨表面接触变形问题,采用不同的统计型微观固体接触模型,即Greenwood-Williamson(GW)模型,Chang-Etsion-Bogy(CEB)模型和Zhao-Maietta-Chang(ZMC)模型,研究轮轨接触表面变形特性。利用Newton-Raphson方法对微观固体接触模型公式进行求解,并同时求解间隙方程和载荷平衡方程。考虑不同粗糙度和不同塑性指数下各微观固体接触模型的压力分布情况,以及接触半径随载荷的变化情况。并将不同微观固体接触模型的结果和Hertz模型结果对比,结果表明弹塑性微观接触模型(CEB,ZMC)比弹性模型(GW)有着更小的接触压力以及更宽的接触半径,最大压力均小于最大Hertz接触压力,接触半径均大于Hertz接触半径。
- 吴涛吴兵温泽峰温泽峰
- 关键词：轮轨接触粗糙度接触压力
- 轮轨油污染黏着特性的三维数值分析被引量：2
- 2013年
- 在油污染工况下,建立一个考虑轮轨表面粗糙度的三维轮轨黏着特性数值分析模型。应用Patir和Cheng提出的平均流量模型,以多重网格法和多重网格积分法作为数值计算的工具,得到轮轨间存在油介质时的液体、固体粗糙峰接触压力以及膜厚的分布规律,并研究列车速度以及轮轨表面粗糙度对轮轨间黏着特性的影响。研究结果表明:随着列车速度增加,轮轨间的黏着系数逐渐下降;随着轮轨表面粗糙度的增大,轮轨间的黏着系数逐渐增大。此外,从数值角度分析速度增大引起黏着系数下降和粗糙度增大所引起黏着系数上升的机理。
- 吴兵温泽峰王衡禹金学松
- 关键词：轮轨三维模型油污染
- 高速轮轨黏着特性三维简化数值模型研究被引量：2
- 2015年
- 通过对轮轨载荷和运行参数的三维膜厚状态图的分析,发现水介质表现出弹性等黏度特性。为此,应用Grubin简化弹性流体动力润滑模型,结合Greenwood-Tripp微观固体接触理论,建立水介质存在时的高速轮轨黏着特性的三维简化数值模型。分析表明,该模型能很好地反映轮轨黏着情况,且求解时不需对雷诺方程反复迭代求解,计算过程简单。研究速度、粗糙度、接触压力以及边界摩擦因数对黏着系数的影响。结果表明,相比于其他因素,速度和粗糙度对黏着系数影响较大,随着速度的增加,黏着系数减小,随着粗糙度的增加,黏着系数先增大后达到一稳定值。
- 吴涛吴兵温泽峰金学松
- 关键词：水介质粗糙度
- 高速轮轨水介质接触数值分析方法被引量：7
- 2012年
- 将多重网格法引入水介质存在时高速轮轨黏着问题的数值求解中,研究了轮轨间存在水介质和不考虑轮轨表面粗糙度时,速度与载荷对水膜厚度的影响。数值分析结果表明:水膜厚度与轮轨表面粗糙度处于同一等级,粗糙度的影响不可忽略。基于数值分析结果,应用部分膜润滑理论研究了考虑表面粗糙度与轮轨间存在水介质时的接触机理,分析了轮轨黏着系数随速度变化的情况。计算结果表明:随着速度的提高,黏着系数急剧降低,其数值低于0.1。JD-1试验速度在60、90、120km·h-1时,黏着系数的试验结果与数值结果吻合较好,最大相对误差不超过8%,因此,利用数值方法可较好地预估黏着系数。
- 吴兵温泽峰王衡禹金学松
- 关键词：轮轨关系水介质弹性流体动力润滑黏着系数
