机械工程学报

作者：尹家宝, 卢纯, 全鑫, 莫继良

单位：1. 西南交通大学机械工程学院 成都 610031;2. 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室 成都 610031

关键词：制动块,铁路列车,磨损仿真,摩擦学行为,有限元分析；

基金：国家自然科学基金（51822508）、四川省科技计划（2020JDTD0012）和中央高校基本科研基金（2682021CX028）资助项目。

磨损是铁路列车制动块的主要损伤形式之一，目前对制动块磨损的研究主要以试验手段为主。提出一种求解列车制动块磨损问题的数值方法，该方法利用有限元软件ABAQUS及其磨损子程序，将Archard磨损模型嵌入到制动界面摩擦学问题的求解中，通过在相邻增量步间计算磨损状态以实现磨损累积与动态演变过程的模拟。同时，应用任意拉格朗日-欧拉（Arbitrary lagrangian-eulerian，ALE）技术实现网格重绘，克服单元质量和最大磨损深度对计算效率和收敛性的限制。最后，在后处理中通过Matlab和Fortran对ABAQUS进行二次开发，直接获取磨损信息，并与制动台架试验结果对比验证了该方法的有效性。利用该方法，研究了制动块几何形状对摩擦力、接触倾角、接触区域、接触压力和制动块磨损等制动界面摩擦学行为的影响。结果表明，合适的制动块形状可以改善列车摩擦制动系统的服役摩擦学行为，减缓制动块磨损，提高制动系统服役可靠性。该研究成果可为今后铁路制动块形状的优化设计提供参考。

来源：2021年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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