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钢轨接头螺栓的疲劳失效特性分析及寿命估算研究
| 论文题名： | 钢轨接头螺栓的疲劳失效特性分析及寿命估算研究 |
| 关键词： | 钢轨接头螺栓;应力集中;疲劳失效;有限元法;寿命估算 |
| 摘要： | 近年来随着我国经济的快速发展，在旅客发送量和物资运输中铁路承担着重要的份额，为经济快速发展、社会进步、提高人们的生活质量做出了重要贡献;但是铁路运输交通事故仍然频繁发生，其中钢轨接头螺栓疲劳失效是引起事故发生的重要因素之一，因此研究钢轨接头螺栓的疲劳失效具有重要意义。 本文针对钢轨接头螺栓工作的特殊性，分析出螺栓在工作状态下各部分所受应力与应变特性，研究其发生疲劳失效的影响因素，并进一步对螺栓结构进行改善，提高其疲劳强度;通过有限元分析得到钢轨接头螺栓的疲劳寿命，为螺栓的维护或更换提供参考依据。 本文对钢轨接头螺栓的疲劳失效及寿命分析，主要研究内容如下: (1)通过对国内外相关文献的查阅，对螺栓疲劳问题的研究方法和研究现状进行总结，并对疲劳累积损伤理论、寿命估算方法和有限元相关的知识做进一步的学习，为以后的工作做好基础。 (2)应用有限元分析软件ANSYS对螺栓螺纹建立接触对进行接触分析，得到钢轨接头螺栓的等效应力与应变情况，并与实际螺栓失效特征进行比较;通过改变螺纹根部半径，研究其对螺纹根部的应力集中的影响，从而提高螺栓的疲劳强度。 (3)通过改变螺栓的预紧扭矩得到螺栓各部分应力与变形，分析预紧扭矩对螺栓疲劳的影响，并计算出螺栓的最佳预紧扭矩。 (4)应用Pro/E建立钢轨接头三维实体模型，通过有限元分析软件ANSYS Workbench分析由于温度力的作用而导致的钢轨变形，从而得到钢轨变形对螺栓的影响。 (5)由于钢轨接头处轨缝的存在，机车运行时对钢轨接头处产生很大的冲击力，应用Pro/E建立车轮与钢轨接头三维实体模型，利用有限元分析软件ANSYSWorkbench进行有限元分析，研究钢轨变形及其对螺栓的影响。 (6)建立钢轨接头螺栓有限元模型，应用ANSYS Workbench Fatigue疲劳分析模块对钢轨接头螺栓进行疲劳寿命分析，为钢轨接头螺栓的维护或更换提供一定的参考依据。 |
| 作者： | 袁伟杰 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李小彭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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