轴承磨损的切片式半解耦损伤数值模拟方法

作者：李文婧,王泓晖,刘贵杰,等. 日期：2023-10-30/span> 浏览：1119 查看PDF文档

摘要:轴箱轴承是高速动车组(EMU)走行部的关键部件,往往处于高速甚至超高速的运行状态,其轴承的磨损是一个非常突出的问题。建立转向架轴承的磨损模型,模拟在轨道激励载荷因素作用下滚动轴承的磨损状态,进行轴承的磨损损伤分析具有重要意义。针对动车组转向架轴箱轴承磨损监测难、分析难的问题,基于数值模拟方法,对轴箱轴承的磨损损伤分析方法进行了探究,为降低有限元模型的分析计算时间成本,提出了一种轴承切片式半解耦损伤分析方法。首先,将轴承三维模型径向等距切分成有限数量的二维切片,对二维轴承切片模型进行了磨损分析;然后,基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)自适应网格偏移技术以及UMESHMOTION子程序,提出了轴承模型磨损有限元分析方法(流程);最后,利用高斯过程非线性拟合完成了三维轴承磨损状态复现,得到了轴承内圈的磨损分布规律,并对该模型的高效性与收敛性进行了对比分析。研究结果表明:利用二维切片拟合磨损分析方法的计算效率获得了大幅提高,同时该方法的准确性也较为可靠,与传统方法相比,其误差在10%以内;另外,轴承内圈磨损较为严重的区域出现在滚子与内滚道接触的边缘位置,而接触区域中心位置的磨损程度与边缘相比较轻。

关键词:轴箱轴承;滚动轴承;转向架轴承;磨损模型;磨损损伤;切片式半解耦;任意拉格朗日-欧拉(ALE)自适应网格偏移技术

中图分类号:TH133.33;U260.331文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)09-1371-08

本文引用格式:

李文婧,王泓晖,刘贵杰,等.轴承磨损的切片式半解耦损伤数值模拟方法［J］.机电工程,2023,40(9):1371-1378.

LI Wenjing, WANG Honghui, LIU Guijie, et al. Slice semi-decoupling damage numerical simulation method for bearing wear［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(9):1371-1378.