弓網(wǎng)接觸界面磨損的微尺度模擬及量化

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1、＾■中圖分類號：ＴＭ５０１級；公開密ＵＤＣ：號；本校編萄Ｗ交遠(yuǎn)義＃碩±學(xué)位論文論文題目：弓網(wǎng)接觸界面磨損的微尺度模擬及量化研究生姓名：火文輝學(xué)號；０２１２３２Ｑ學(xué)校指導(dǎo)教師姓名：李忠學(xué)職稱：副教授申請學(xué)位等級：工學(xué)碩去專業(yè)：車輛工程２０１５．４．１０論文提交日期：論文答辯日期；２０１５．６．５獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研

2、巧成果，也不包含獲得蘭州交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料一。與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。ｔ學(xué)位論文作者簽名：簽字曰期月曰知辭、學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解蘭州交通大學(xué)有關(guān)保留、使巧學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)蘭州交通大學(xué)可Ｗ將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，、縮印或掃描等復(fù)制手段保存并采用影印、匯編Ｗ供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部ｎ或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）

3、學(xué)位論文作者簽名：如部導(dǎo)師簽名：口／：年簽字日期Ｔ年日簽字日期月日三／Ｊ／月賽ｆ碩士學(xué)位論文弓網(wǎng)接觸界面磨損的微尺度模擬及量化MicroscalesimulationandQuantificationofabrasionlossOnthePantograph-CatenaryContactinterface作者姓名：火文輝學(xué)科、專業(yè)：車輛工程學(xué)號：0212320指導(dǎo)教師：李忠學(xué)完成日期：2015.5.5蘭州交通大學(xué)LanzhouJiaotongUniversity蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要在高速鐵路系統(tǒng)中，弓網(wǎng)系統(tǒng)是為列車供電

4、的關(guān)鍵裝備。弓網(wǎng)接觸界面條件的好壞直接影響滑板與接觸線的使用壽命，也影響到電力機(jī)車的連續(xù)運(yùn)行時間、運(yùn)行速度和運(yùn)行的安全性。為了使弓網(wǎng)系統(tǒng)電能傳輸效率提高、穩(wěn)定性增強(qiáng)，從影響弓網(wǎng)接觸界面磨損的因素入手，研究了弓網(wǎng)接觸界面的摩擦磨損行為。本文基于滑板服役前后的表面粗糙度，采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬仿真相結(jié)合的方法，分析了速度、電流、接觸壓力對弓網(wǎng)接觸界面滑板磨損量的影響程度。1.根據(jù)滑板服役前后的表面粗糙度，利用分形方法對滑板粗糙表面進(jìn)行了建模，并且在軟件環(huán)境下對其進(jìn)行了重構(gòu)。將重構(gòu)后表面的二維橫向輪廓曲線與用輪廓儀測得的表面輪廓曲線進(jìn)行對比，通過比對來

5、觀察重構(gòu)方法的準(zhǔn)確性。2.在弓網(wǎng)接觸界面中，滑板磨損量客觀地反映了弓網(wǎng)接觸界面摩擦副所經(jīng)歷的摩擦磨損過程，是研究弓網(wǎng)接觸界面摩擦磨損行為的重要依據(jù)。針對滑板服役前后的表面數(shù)據(jù)，利用IBM法對滑板磨損量進(jìn)行量化分析，推導(dǎo)出了滑板磨損量的計算公式，結(jié)合滑板服役前后的表面粗糙度及其輪廓支承長度率計算滑板的磨損量。3.弓網(wǎng)接觸界面摩擦磨損行為的影響因素主要有速度、電流、接觸壓力等，根據(jù)我國某客運(yùn)專線聯(lián)調(diào)聯(lián)試的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對速度與接觸壓力的關(guān)系，電流與接觸壓力的關(guān)系進(jìn)行了綜合研究，分析了速度、電流、接觸壓力對滑板磨損量的影響程度。通過大量的載流摩擦磨損試

6、驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)溫度在一定程度上表征了磨損量，兩者線性正相關(guān)。在COMSOLMultiphysics軟件環(huán)境下，建立弓網(wǎng)接觸界面焦耳熱與摩擦熱相耦合的有限元模型，通過仿真分析，研究了不同電流、速度、接觸壓力條件下，接觸界面溫度場的分布與磨損程度之間的變化情況。關(guān)鍵詞：弓網(wǎng)接觸界面；滑板；磨損量；多物理場；有限元法論文類型：應(yīng)用研究-I-弓網(wǎng)接觸界面磨損的微尺度模擬及量化AbstractInthehigh-speedrailwaytransportationsystem,thepantograph-catenarysystemisakeyequipme

7、ntwhichprovidetheelectricpowerforthetrain.Pantograph-catenarycontactinterfaceconditionshaveandirectinfluenceonthelifeofthepantographcontactstripsandcontactline,andalsoaffectcontinuousrunningtimeoftheelectriclocomotives,runningspeedandoperationsafety.Inordertoensurepowertran

8、smissionefficiencyandstabilityofthepantograph-catenarysystem,thetribologicalbehavi