射电天文学的发展,使得射电望远镜朝着大口径、高频段方向发展,随着天线规模和重量越来越大,天线轨道承受的载荷水平也显著增大。而重载作用下的天线轮轨接触变形,会影响天线轨道的水平度和天线观测精度。传统拼接轨道在滚轮经过接缝处时容易出现应力集中而影响天线轨道使用寿命,因此目前大口径射电望远镜轨道普遍采用整体焊接技术。由于焊接过程中的高温和伴随材料内部结构性能的变化,造成焊缝位置硬度和强度与母材的差异。而轮轨接触力分布有大载荷、小集中的特点,天线滚轮在经过焊缝位置时,焊缝与母材的差异可能会影响轮轨接触力的分布而造成应力集中。在轨道长期服役状态下,应力集中位置更容易使轨道出现疲劳和磨损,从而影响天线指向精度和结构安全。本文基于110米射电望远镜,建立轮轨瞬态滚动接触模型,建模时将轨道焊接工艺考虑在内,对焊缝位置的焊接过渡层、焊接表面层和填充层进行精细化建模。通过系统自动划分网格进行静力学分析,将其分析结果与理论值进行对比,确定瞬态分析模型和网格尺寸。随后在专业的前处理软件中,采用多尺度网格划分技术对轮轨模型进行前处理。运用轮轨瞬态滚动接触的有限元算法,将该前处理模型应用于瞬态分析,最终获得大型射电望远镜轮轨系统在不同工况下轮轨间作用力的瞬态变化。为天线的110米射电望远镜轨道结构设计和疲劳寿命分析提供参考。瞬态分析引入了焊缝轨道表面不平度和摩擦系数的影响,分析滚轮经过轨道焊缝时的轮轨瞬态响应。发现焊缝处表面不平度对轮轨间作用力影响较大,使轮轨间Mises应力增加了约20%,且短波不平度相比于长波不平度对轮轨间作用力影响更大,可能会对轨道长期可靠服役带来一定的隐患。因此需要定期对轨道的状态进行检测与维护,尽量保证轨道表面清洁,及时处理天线表面微小特征带来的不良影响,保障轨道的长期可靠服役特性。