1.一种考虑材料非均匀性的轮轨二维滚动接触力计算方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:基于任意曲线可由一系列指数线段来逼近的事实,建立弹性模量为变量的钢轨表面非均匀层指数分层模型:,
其中, 为弹性模量在z= ‑hi的真实值,i为对应的层数,i = 1, 2, ∙∙∙, N,λi为对应子层的指数系数,hi为第i层下表面到钢轨表面的距离;
步骤2:根据Fourier积分变换技术,确定平面应变状态下钢轨表面非均匀层在法向和切向作用下的传递矩阵和位移基本解:非均匀层传递矩阵M(s, z)数学表达式:
非均匀层在法向力作用下的位移基本解数学表达式:其中,P是法向力,s是积分变量,m22为传递矩阵的元素,α1为与材料相关的系数;
步骤3:利用迭加原理和奇异积分方程技术,将轮轨二维滚动法向接触问题转化为第一类Cauchy积分方程组,然后通过Erdogan和Gupta数值计算方法求解该方程组得到轮轨二维法向接触力:其中,k为f(ηl)在(‑1,1)间离散点的总数目,a为接触斑大小,R为车轮半径,ηl、r为归一化后的变量;
步骤4:基于Coulomb摩擦定律和步骤3得到的轮轨二维滚动法向接触力求解轮轨二维滚动切向接触力:其中,q՛(x)为中间黏着区切向力,q՛՛(x)为修正项,d为修正项的偏移量,b为黏着区宽度。
2.根据权利要求1所述的一种考虑材料非均匀性的轮轨二维滚动接触力计算方法,其特征在于,所述钢轨表面非均匀层分层模型中,各子层的指数系数λi表示为:。
3.根据权利要求1所述的一种考虑材料非均匀性的轮轨二维滚动接触力计算方法,其特征在于,所述非均匀层传递矩阵表达式中,各系数为:其中, 。
4.根据权利要求1所述的一种考虑材料非均匀性的轮轨二维滚动接触力计算方法,其特征在于,所述轮轨二维滚动切向接触力求解中,d的表达式:其中,f为摩擦系数,Q为切向力。