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木塑复合轨枕力学性能试验与参数研究
| 论文题名： | 木塑复合轨枕力学性能试验与参数研究 |
| 关键词： | 木塑复合轨枕;力学性能;数学模型;激光全息干涉测量 |
| 摘要： | 多年来，轨枕研究多是先搜寻可用的原材料，再利用这些材料进行产品生产，最后再在轨道线路上检验产品是否适用。较少有学者逆向思维，先考虑铁路轨枕应具备怎样的最优技术参数，随后再寻找材料、开展轨枕产品设计。在复合轨枕出现以前，传统轨枕的工作性能受原材料限制而变化不大，这样的思维是不切实际的。然而，随着具有可设计性的复合材料的出现和有限元分析软件的发展，这样的逆向技术路线开始变得可行。例如，软木木枕的弹性模量公认偏低，而混凝土枕弹性模量偏大，理想轨枕的弹性模量取值应介于两者之间，故对于特定行车模式的“路基-道床-轨枕-钢轨-车辆”系统而言，轨枕弹性模量存在最优解，而该问题可通过综合利用多学科知识加以解决。 本论文正是基于上述逆向思维过程，综合利用材料科学常用的试验设计法(Design of Experiment)、列车线路动力学建模分析结果、回归分析以及最优化理论，对复合轨枕的技术参数开展优化研究，同时利用所建立的响应函数的数学模型研究复合轨枕技术参数等对轨道系统其他部件的影响，以便更好理解轨枕参数与轨道系统各部件间的相互作用关系。另外，论文另一创新在于采用激光全息干涉测量技术对所提出的木塑复合轨枕材料试样压缩试验中的变形破坏机理进行了研究。论文成果可总结为三个方面: (1)对所提出的木塑复合轨枕（以木屑为填料、以木梁为增强结构、以聚合物为基体，见图4.3）材料的抗裂性能（基于抗裂性试验）、抗压和变形特性（基于抗压试验和激光全息干涉技术）进行研究分析，获得了重要的数据与图像资料，为该型复合轨枕的进一步优化设计提供参考。 (2)基于试验设计法、列车线路动力学建模分析结果、回归分析以及最优化理论，针对时速80km、运营机车类型为BЛ-80的1520mm宽轨铁路直线段，对所提出的木塑复合轨枕的轨枕弯曲系数、轨枕质量、水平方向弹性模量、竖向弹性模量等参数进行优化。 (3)基于试验设计法、列车线路动力学建模分析结果，通过绘制响应函数等高线图，研究轨枕弯曲系数、轨枕质量以及与季节因素相关的轨下基础水平及竖直方向弹性模量对响应函数的影响。其中响应函数包括轨底应力、钢轨竖向挠度、轨枕竖向挠度、轨枕竖向加速度、道床顶面应力、路基顶面应力、钢轨竖向荷载以及轨头踏面应力。 |
| 作者： | 王创 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 井国庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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