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基于断裂力学的连续双块式无砟轨道裂纹扩展研究
| 论文题名： | 基于断裂力学的连续双块式无砟轨道裂纹扩展研究 |
| 关键词： | 连续双块式无砟轨道;裂纹扩展;断裂力学特征;应力强度因子;疲劳扩展理论 |
| 摘要： | 连续双块式无砟轨道作为长大混凝土结构物，受列车、温度等多种荷载的反复作用，不可避免地会出现大量的裂纹，而裂纹的出现及扩展会影响无砟轨道受力及耐久性，因此开展无砟轨道裂纹的扩展及疲劳研究有着重要的工程意义。本文以连续双块式无砟轨道为研究对象，以断裂力学作为裂纹扩展的理论依据，通过建立含裂纹的连续双块式无砟轨道有限元模型，对道床板裂纹的失稳扩展及其疲劳扩展寿命进行了较为深入的研究。 根据国内双块式无砟轨道现场应用情况，介绍了双块式无砟轨道的主要病害，作为之一裂纹，分析了裂纹这一最为普遍的病害的产生原因，并对其进行了系统的裂纹分类，进而确定本文所要研究的裂纹形式。 以遂渝线双块式无砟轨道为例，通过建立基于断裂力学的连续双块式无砟轨道实体有限元计算模型，利用大型有限元通用软件Abaqus对计算模型进行了求解，计算了在轴向温度荷载、温度梯度及列车荷载作用下，裂纹在不同长度和深度时的应力强度因子，并根据断裂力学的断裂准则，判断裂纹的失稳扩展情况。计算结果表明:荷载的不同、裂纹形式的差异及裂纹开裂的程度均对裂纹的失稳扩展长度或深度有着很大的影响。轴向温度荷载的作用远大于温度梯度和列车荷载，贯穿裂纹的危害远大于表面裂纹。 利用上述计算结果，并根据裂纹疲劳扩展理论的Paris公式，对道床板裂纹疲劳扩展寿命进行了计算及探讨。结果表明:轴向温度荷载作用下道床板裂纹的疲劳扩展寿命远小于温度梯度和列车荷载的作用，其中列车荷载影响甚微。 |
| 作者： | 郝远行 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 刘学毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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