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第53卷第10期吉林大学学报（工学版）Vol.53No.10
2023年10月JournalofJilinUniversity（EngineeringandTechnologyEdition）Oct.2023
列车制动过程踏面温度场及
应力⁃应变分布特性
112314
宋剑锋，黄鑫磊，仪帅，杨振熙，董永刚，李树林
（1.燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066044；2.潍柴雷沃重工股份有限公司收获机械研究院，山东潍坊
261200；3.燕山大学材料科学与工程学院，河北秦皇岛066044；4.太原重工轨道交通设备有限公司，太原
030022）
摘要：对Abaqus软件进行二次开发，采用旋转载荷法设置热流密度、法向载荷、切向载荷以
及轮轨间的接触传热作用，在车轮表面设置对流换热和热辐射作用，基于热-机械耦合仿真得
到了不同制动规程条件下踏面温度、应力和应变的动态变化及其分布特性，在此基础上回归得
到了车轮踏面最高温度及制动结束温度与制动工况参数之间定量关系，并给出了制动过程踏
面温度最高点温度变化曲线模型以及热应力预测模型。结果表明：轴重、制动初速度和减速度
每增加5t、20km/h和0.1m/s2，踏面的最高温度分别增加约90℃、120℃和26℃；25t、
100km/h、0.7m/s2制动工况下，径向应力辐达625MPa，切向应力最大值为−713MPa，最大径
向、切向塑性应变分别为−5.47‰和−3.37‰，最大热应变为5.178‰，热应力范围为433MPa。
关键词：机械设计；制动；热⁃机械耦合；温度场；应力；应变
中图分类号：U211.5文献标志码：A文章编号：1671⁃5497（2023）10⁃2773⁃12
DOI：10.13229/j.cnki.jdxbgxb.
Temperaturefieldandstress-straindistributionof
treadduringtrainbraking
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SONGJian-feng，HUANGXin-lei，YIShuai，YANGZhen-xi，DONGYong-gang，LIShu-lin
（1.SchoolofMechanicalEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066044，China；2.HarvestMachineryResearch
Institute，WeichaiRevoHeavyIndustryCo.，Ltd.，Weifang261200，China；3.SchoolofMaterialsScienceand
Engineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066044，China；4.TaiyuanHeavyIndustryRailTransitEquipmentCo.，
Ltd.，Taiyuan030022，China）
Abstract：Inordertosettheheatfluxdensity，no
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