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摘要
踏面制动引起车轮温度急剧上升，影响车轮材料性能和轮轨接触状态，加剧车轮磨耗。基于Archard磨耗模型，建立一个考虑摩擦温升效应的地铁车轮磨耗预测模型。模型中根据车轮材料属性与温度之间的关系，考虑摩擦温升对接触斑大小、黏滑区划分和磨耗深度的影响，可实现对高温下的车轮磨耗特性的研究。相对以往的车轮磨耗预测模型，该模型能反映温度对磨耗影响的物理本质，适合研究轮轨接触界面有较大温度(如踏面制动)时的车轮磨耗演化机理。用所建立的车轮磨耗数值预测模型，计算对比不同温度下的轮轨接触状态和车轮磨耗深度。结果表明，轮轨接触斑和滑动区面积随温度的升高而增加；温度升高使接触斑单元磨耗深度增加，当踏面温度从常温25℃增加到最高温度300℃时，最大磨耗深度0.4 nm，增幅为28.4%；车轮转动一圈后，其径向磨耗深度也随温度的升高而明显增加，最大径向磨耗深度15 nm，增幅为28.2%，同时，车轮横向位置的磨耗范围增加5.8%，为踏面制动形式的地铁车轮磨耗预测研究提供更加准确的理论模型。
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单位土木工程学院; 牵引动力国家重点实验室; 西南交通大学
