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摘要
为了研究高速列车车轮偏心磨耗的形成机理，根据现场测试和多体动力学仿真结果，建立了高速列车车轮-钢轨系统有限元模型，采用瞬时动态仿真分析了车轮残余静不平衡对轮轨法向接触力的影响；对最高速度为250 km·h-1动车组列车的运营速度进行现场测试，计算了列车匀速运行区间的平均速度；基于摩擦功周期性波动引起轮轨非均匀磨耗的观点，分析了车轮残余静不平衡量对轮轨接触力的影响，研究了车轮偏心磨耗的成因；通过改变轮轨有限元模型中车轮辐板上特定区域的材料密度来模拟残余静不平衡量，研究了偏心磨耗与残余静不平衡量大小的关系；通过重新编译有限元模型节点坐标来模拟偏心磨耗后车轮踏面的真实轮廓，研究了车轮偏心磨耗的发展规律。仿真结果表明：当高速列车以237 km·h-1的速度匀速运行时，车轮残余静不平衡会引起轮轨系统发生约24 Hz的振动，导致轮轨法向接触力周期性变化，引起车轮踏面发生1阶非圆磨耗，即车轮偏心磨耗；随着磨耗的不断加深，轮轨系统约48、72 Hz的振动被激励，引起2、3阶车轮多边形磨耗；当磨耗后的车轮踏面最大径跳大于0.15 mm时，在0～150 Hz的频率范围内，72 Hz的振动强度最大，导致车轮3阶多边形磨耗迅速增加；降低车轮残余静不平衡量可减缓1阶非圆车轮的形成。
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