踏面制动双粗糙界面闪温特性与机理分析OA

目的针对微观尺度下重载列车踏面制动摩擦闪温行为的研究需求,构建能够表征真实粗糙界面的微观轮瓦模型,并分析工况参数与粗糙形貌对摩擦闪温演化行为及其机理。方法基于W-M分形函数生成三维双粗糙表面模型,建立具有随机形貌的微观摩擦界面,采用有限元热力耦合方法开展摩擦瞬态计算。通过接触力学与摩擦温升对模型进行验证,分别模拟压力、速度与粗糙形貌随机性下的摩擦过程,分析闪温时空特性。结果随着制动压力增大,微凸体接触斑点由离散向连通演化,局部应力极值点发生迁移,导致热影响深度加深,闪温波动幅度增大且演化周期延长;滑动速度提升主要通过增强摩擦热流输入抬升闪温水平,使闪温峰值升高、波动频率增加并提前出现,但热影响深度随速度增大而减小,高速工况下热载荷更集中于材料表层。在相同粗糙度等级和分形参数条件下,仅由微凸体空间分布随机性引起的闪温峰值波动可达4.0%~30.5%,其影响量级与制动压力或速度变化相当,显著改变温度场的时空分布特征。结论构建的三维双粗糙界面热力耦合模型能够描述光滑、单粗糙与统计学模型难以反映的非均匀、随机闪温行为。研究表明,微观形貌随机性与制动工况参数共同决定闪温强度及其时空演化特征,是踏面制动中金属镶嵌易发的重要微观热触发机制。该方法为重载列车制动界面闪温安全边界评估及形貌敏感性分析提供了新的建模思路与理论依据。