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原文传递无砟轨道扣件系统力学性能分析

论文题名：	无砟轨道扣件系统力学性能分析
关键词：	无砟轨道;扣件系统;抗倾翻性能;疲劳损伤
摘要：	无砟轨道几何误差的调整以及轨道弹性的提供，都是依靠钢轨扣件系统来实现，其结构形式和性能关系到无砟轨道结构运用的成败。防止钢轨倾翻轨距扩大是扣件的主要功能。扣件弹条的断裂是扣件的主要失效形式，弹条的疲劳损伤与车辆动荷载作用下的振动特性相关。本文对我国无砟轨道中采用福斯罗300型扣件，研究了扣件对钢轨轨距扩大的约束能力和扣件弹条的振动特性。本文主要工作和结论如下: 　　(1)基于非线性接触理论，采用ANSYS有限元分析软件，建立了扣件弹条、轨距挡板、钢轨和轨下胶垫四部分的有限元模型。为了真实的反映弹条安装、工作过程的位置和受力的变化，在弹条与钢轨、轨距挡板之间建立了接触对。根据弹条材质选择合理的应力评价标准和应力应变曲线，保证了计算结果的精确。分析计算了扣件的安装位置、扣压力和弹条的最大等效应力值。发现扣件弹条安装到位后的应力集中位置出现在弹条后端圆弧处。　　(2)为了考察扣件抵抗钢轨倾翻的性能，分别在偏离轨顶中心15mm处与轨顶下方10mm处施加偏心垂向力和横向力，计算了扣件在钢轨不同受力状态下抵抗钢轨倾翻的能力。扣件对钢轨的抗倾翻性能主要分析了四种工况，施加横向力后分别考虑了有无垂向力两种工况;在单侧扣件弹条返松后，施加横向力后再分别考虑了有无垂向力两种工况。分析了各个工况时的轨头横移量，轨头横移量与横向力基本成线性关系，弹条扣件返松会引起钢轨轨头横移量的增大。钢轨轨头出现横移后，钢轨两侧扣件弹条的扣压力和等效应力也会随之发生变化。　　(3)为了考察钢轨出现波磨后，扣件在车辆通过时的动态性能，以不同波深的波磨为激扰，通过车辆-轨道耦合动力学模型得到的钢轨垂向位移。将钢轨垂向位移施加在有限元模型的轨顶，分析了波磨深度对弹条振动特性的影响。通过改变轨下胶垫刚度，分析了不同胶垫刚度对弹条振动特性的影响。波磨深度的增加、轨下胶垫刚度的减小会增大弹条的垂向振动，加剧弹条的疲劳损伤。
作者：	张树峰
专业：	交通运输工程
导师：	金学松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文