随着高铁速度的提升,高铁制动系统在运行中承受更大的惯性力与振动冲击,加剧了制动系统关键部件的疲劳损伤。制动毂是连接制动盘和轮轴的关键部件,制动毂与轮轴过盈配合连接,与制动盘通过螺栓连接。目前制动毂的主要失效形式是局部疲劳损伤,其工作稳定性是高铁制动安全的保障。因此,探寻制动毂运行中应力不均匀变化状态的分析方法,为后续局部应力疲劳损伤及试验检测提供理论支持,同时可为制动毂强度设计提供校核方法。具体研究工作如下:(1)制动毂三维随机接触面模型研究,分析三维接触模型的影响因素,基于轮轴的机加工表面具有随机性特点,确定随机圆度误差是影响接触应力不均匀分布的主要因素,将二维轴对称模型转换为三维接触模型。(2)利用“乘同余法”获取描述随机圆度误差的径向离散值序列,作为圆度轮廓的插值点;借助分段三次Hermite插值法,完成具有随机圆度误差的外轮廓模型描述,建立制动毂和轮轴装配体的实体模型和有限元模型。(3)研究不同过盈量和不同公差对制动毂接触预应力的影响,结果表明,随机圆度误差是造成制动毂接触预应力分布不均的原因,揭示了制动毂应力不均匀分布的原因,提出了制动毂不均匀接触应力的计算和分析方法,为制动毂的设计校核提供了新的理论和方法。(4)结合运行时制动毂的受力状态,获得运行时制动毂的接触应力变化,结果表明,常惯性力和路谱振动冲击的作用,加剧了制动毂接触面的应力不均匀分布,运行时制动毂接触面的拉应力是造成制动毂局部疲劳损伤的主要原因,为制动毂接触应力损伤试验提供了理论支持,并通过声发射试验验证了制动毂接触应力不均匀分布分析的正确性。