Введение
ГЛАВА 1. Обзор работ, посвященных решению контактных задач подвижного состава железных дорог и моделированию накопления контактно-усталостных повреждений 13
1.1. Подповерхностные контактно-усталостные повреждения колеса 13
1.2. Критерии усталостной прочности 15
1.3. Аналитические решения нормальной контактной задачи 21
1.4. Решение нормальной контактной задачи численными методами 23
1.5. Быстрые алгоритмы решения контактных задач 26
1.6. Методы уменьшения затрат машинного времени на решение контактных задач 28
1.7. Выводы к главе 1 29
1.8. Постановка цели и задач исследования 30
1.9. Допущения 31
ГЛАВА 2. Выбор и обоснование метода уменьшения степени свободы расчётной схемы колеса 32
2.1. Выбор типа конечного элемента 32
2.2. Использование расчётных схем с редуцированными узлами 39
І 2.3. Использование суперэлементов 43
2.4. Выделение фрагмента, опирающегося на упругое основание 47
2.5. Тестирование зависимостей для задачи с упругими связями 52
2.6. Выводы к главе 2 55
ГЛАВА 3. Математическое моделирование контактных напряжений в колесе с использованием конечноэлементных фрагментов на упругом основании 56
3.1. Приближённое определение жёсткости упругого основания 56
3.2. Численное определение жёсткости упругого основания для конечноэлементных фрагментов различной толщины 60
3.3. Решение контактной задачи методом поузловых итераций 66
3.4. Математическая обработка результатов решения 71
3.5. Тестирование 73
3.6. Выводы к главе 3 75
ГЛАВА 4. Моделирование накопления контактно-усталостных повреждений колёс 76
4.1. Определение характеристик усталостной прочности бандажной стали 76
4.2. Быстрый алгоритм решения нормальной контактной задачи 84
4.3. Зависимость коэффициента внедрения от формы пятна контакта 89
4.4. Программная реализация алгоритма решения нормальной контактной задачи для колеса и рельса 92
4.5. Алгоритм FASTSIM решения тангенциальной контактной задачи качения 96
4.6. Определение напряжений в области контакта колеса и рельса с использованием конечноэлементного фрагмента на упругом основании 100
4.7. Выводы к главе 4 106
ГЛАВА 5. Разработка и обоснование рационального профиля поверхности катания колеса на основе критерия контактно-усталостной прочности 108
5.1. Программа CONTFAT 108
5.2. Моделирование движения полувагона 110
5.3. Профили поверхностей катания колёс 115
5.4. Тестирование колёс с различными профилями 118
5.5. Выводы к главе 5 124
Основные результаты и выводы 125
Список литературы 128
Приложение 138
