轨道扣件强度分析及优化设计
发布时间：2021-05-26 17:04
钢轨扣件是连接钢轨与轨枕的重要部件,对保证轨道的稳定性、可靠性起到重要作用。扣件疲劳失效会造成轨道和车辆结构各零部件破坏,甚至危及了行车安全,因此,有必要对扣件系统的力学性能进行研究。本文基于有限元理论,对适用于客运轨道的Ⅱ型弹条扣件和重载轨道的Ⅲ型弹条扣件分别进行接触应力计算和弯曲应力的力学分析,最后对Ⅱ型弹条扣件进行优化设计。运用车辆/轨道耦合动力学理论方法计算得到轮轨垂向力和轮轨横向力,分析了扣件弹条的受力状态。采用非线性接触理论,建立了两种弹条扣件系统的有限元分析模型。利用有限元方法,对两种弹条扣件系统进行接触和弯曲力学性能的研究,重点分析了扣件系统安装到位后,受到外载荷作用的扣件弹条表面接触等效应力的分布以及弹条弯曲等效应力和变形量的情况。接触应力的结果表明,随着轨道列车速度和轴重的增加,即外载荷的增大,弹条的最大接触等效应力呈非线性增加,接触部位会发生塑性变形,应力集中的部位在载荷循环作用下可能会导致裂纹的萌生。弯曲应力以及变形量的结果表明,在直线轨道上,Ⅱ型和Ⅲ型扣件弹条随着外载荷增大,变形量超过弹条本身具有的弹程范围,造成弹条扣压力降低,同时弹条的弯曲应力超过屈服强度,...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 钢轨扣件系统的简介
1.2.1 钢轨扣件系统的分类
1.2.2 钢轨扣件系统的功能
1.2.3 钢轨扣件的失效问题
1.3 国内外研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 理论基础与分析方法
2.1 有限元接触理论
2.1.1 有限元方法原理
2.1.2 有限元接触理论计算
2.2 强度理论分析
本章小结
第三章 扣件系统的有限元模型
3.1 有限元模型的建立
3.1.1 Ⅱ型弹性扣件的有限元模型
3.1.2 Ⅲ型弹条扣件的有限元模型
3.2 边界条件
3.2.1 Ⅱ型弹条的边界条件
3.2.2 Ⅲ型弹条的边界条件
3.2.3 接触设置
3.3 计算参数
3.3.1 Ⅱ型弹条扣件的计算参数
3.3.2 Ⅲ型弹条扣件的计算参数
3.4 计算工况
3.5 轨道车辆模型的动力学建模及仿真计算
3.5.1 轨道车辆动力学模型的建立
3.5.2 轨道车辆动力学仿真计算
3.6 钢轨对弹条扣件的作用力计算
3.6.1 直线轨道上的垂向上拔力的计算
3.6.2 曲线轨道上的钢轨横向力的计算
本章小结
第四章 轨道扣件的接触力学分析
4.1 Ⅱ型弹条扣件的强度结果分析
4.1.1 扣件弹条的垂向位移分析
4.1.2 扣件弹条的接触应力分析
4.2 Ⅲ型弹条扣件强度结果分析
4.2.1 扣件弹条的接触应力分析
本章小结
第五章 扣件弹条的弯曲应力分析
5.1 直线段上的弹条弯曲应力分析
5.1.1 动载荷对弹条弹程的影响分析
5.1.2 动载荷对弹条弯曲应力的影响分析
5.2 曲线段上的弹条弯曲应力分析
5.2.1 动载荷对弹条弹程的影响分析
5.2.2 动载荷对弹条弯曲应力的影响分析
本章小结
第六章 Ⅱ型弹条的优化设计
6.1 钢轨扣件的设计思路
6.2 弹条扣件尺寸的优化设计
6.2.1 弹条尺寸的优化
6.2.2 优化后弹条接触应力分析
6.3 弹条扣件结构的优化设计
6.3.1 弹条结构的优化
6.3.2 优化后弹条接触应力分析
本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路用W1型弹条几何参数优化研究[J]. 胡连军,杨吉忠,李忠继,林红松,冯读贝. 铁道工程学报. 2017(12)
[2]地铁扣件Ⅲ型弹条失效有限元分析[J]. 尚红霞,温泽峰,吴磊,李伟,张树峰,金学松. 工程力学. 2015(09)
[3]微动磨损对弹条Ⅱ型扣件弹条断裂的影响分析[J]. 伍曾,李洁青,黄伟,陶忠. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2013(06)
[4]高速铁路扣件弹条动力学分析[J]. 朱胜阳,蔡成标,尹镪,徐鹏. 工程力学. 2013(06)
[5]铁路钢轨扣件系统垂向动力模型及振动特性[J]. 王开云,蔡成标,朱胜阳. 工程力学. 2013(04)
[6]重载货车轴重与速度匹配关系研究[J]. 杨春雷,李芾,付茂海,黄运华. 中国铁道科学. 2012(03)
[7]高速铁路专线W1型弹条生产工艺及应用的研究[J]. 李建宏,宋宪华. 郑州铁路职业技术学院学报. 2011(02)
[8]南京地铁DT Ⅵ2型扣件弹条折断原因分析[J]. 杜茂金. 城市轨道交通研究. 2009(07)
[9]我国铁路的钢轨扣件[J]. 卢祖文. 中国铁路. 2005(07)
[10]货车轴重与速度的匹配关系研究综述[J]. 丁旭杰,程海涛. 铁道车辆. 2003(08)
博士论文
[1]钢轨波磨下扣件弹条疲劳断裂机理研究[D]. 刘玉涛.西南交通大学 2017
[2]有限元轮轨滚动接触理论及其应用研究[D]. 常崇义.中国铁道科学研究院 2010
硕士论文
[1]复杂荷载条件下道岔区无砟轨道结构疲劳寿命分析[D]. 杨学敏.北京交通大学 2017
[2]弹条Ⅱ型扣件系统静力学性能研究[D]. 张广朋.石家庄铁道大学 2017
[3]无砟轨道扣件系统力学性能分析[D]. 张树峰.西南交通大学 2016
[4]地铁e型弹条扣件系统疲劳伤损机理研究[D]. 郭骁.北京交通大学 2016
[5]机车通过重载固定辙叉系统动力学研究[D]. 李俊楠.大连交通大学 2015
[6]重载铁路钢轨焊缝不平顺对扣件弹条动态应力的影响分析[D]. 刘小军.西南交通大学 2015
[7]基于TRIZ理论分析钢轨扣件的发展与应用研究[D]. 刘杉.西南交通大学 2015
[8]地铁扣件系统静动力分析研究[D]. 尚红霞.西南交通大学 2014
[9]两种轨道扣件弹条失效分析及有限元模拟分析[D]. 王振.西南交通大学 2013
[10]基于SIMPACK的不同轨道类型竖向动力响应分析[D]. 苏尚旭.中南大学 2012
本文编号：3206735
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 钢轨扣件系统的简介
1.2.1 钢轨扣件系统的分类
1.2.2 钢轨扣件系统的功能
1.2.3 钢轨扣件的失效问题
1.3 国内外研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 理论基础与分析方法
2.1 有限元接触理论
2.1.1 有限元方法原理
2.1.2 有限元接触理论计算
2.2 强度理论分析
本章小结
第三章 扣件系统的有限元模型
3.1 有限元模型的建立
3.1.1 Ⅱ型弹性扣件的有限元模型
3.1.2 Ⅲ型弹条扣件的有限元模型
3.2 边界条件
3.2.1 Ⅱ型弹条的边界条件
3.2.2 Ⅲ型弹条的边界条件
3.2.3 接触设置
3.3 计算参数
3.3.1 Ⅱ型弹条扣件的计算参数
3.3.2 Ⅲ型弹条扣件的计算参数
3.4 计算工况
3.5 轨道车辆模型的动力学建模及仿真计算
3.5.1 轨道车辆动力学模型的建立
3.5.2 轨道车辆动力学仿真计算
3.6 钢轨对弹条扣件的作用力计算
3.6.1 直线轨道上的垂向上拔力的计算
3.6.2 曲线轨道上的钢轨横向力的计算
本章小结
第四章 轨道扣件的接触力学分析
4.1 Ⅱ型弹条扣件的强度结果分析
4.1.1 扣件弹条的垂向位移分析
4.1.2 扣件弹条的接触应力分析
4.2 Ⅲ型弹条扣件强度结果分析
4.2.1 扣件弹条的接触应力分析
本章小结
第五章 扣件弹条的弯曲应力分析
5.1 直线段上的弹条弯曲应力分析
5.1.1 动载荷对弹条弹程的影响分析
5.1.2 动载荷对弹条弯曲应力的影响分析
5.2 曲线段上的弹条弯曲应力分析
5.2.1 动载荷对弹条弹程的影响分析
5.2.2 动载荷对弹条弯曲应力的影响分析
本章小结
第六章 Ⅱ型弹条的优化设计
6.1 钢轨扣件的设计思路
6.2 弹条扣件尺寸的优化设计
6.2.1 弹条尺寸的优化
6.2.2 优化后弹条接触应力分析
6.3 弹条扣件结构的优化设计
6.3.1 弹条结构的优化
6.3.2 优化后弹条接触应力分析
本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路用W1型弹条几何参数优化研究[J]. 胡连军,杨吉忠,李忠继,林红松,冯读贝. 铁道工程学报. 2017(12)
[2]地铁扣件Ⅲ型弹条失效有限元分析[J]. 尚红霞,温泽峰,吴磊,李伟,张树峰,金学松. 工程力学. 2015(09)
[3]微动磨损对弹条Ⅱ型扣件弹条断裂的影响分析[J]. 伍曾,李洁青,黄伟,陶忠. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2013(06)
[4]高速铁路扣件弹条动力学分析[J]. 朱胜阳,蔡成标,尹镪,徐鹏. 工程力学. 2013(06)
[5]铁路钢轨扣件系统垂向动力模型及振动特性[J]. 王开云,蔡成标,朱胜阳. 工程力学. 2013(04)
[6]重载货车轴重与速度匹配关系研究[J]. 杨春雷,李芾,付茂海,黄运华. 中国铁道科学. 2012(03)
[7]高速铁路专线W1型弹条生产工艺及应用的研究[J]. 李建宏,宋宪华. 郑州铁路职业技术学院学报. 2011(02)
[8]南京地铁DT Ⅵ2型扣件弹条折断原因分析[J]. 杜茂金. 城市轨道交通研究. 2009(07)
[9]我国铁路的钢轨扣件[J]. 卢祖文. 中国铁路. 2005(07)
[10]货车轴重与速度的匹配关系研究综述[J]. 丁旭杰,程海涛. 铁道车辆. 2003(08)
博士论文
[1]钢轨波磨下扣件弹条疲劳断裂机理研究[D]. 刘玉涛.西南交通大学 2017
[2]有限元轮轨滚动接触理论及其应用研究[D]. 常崇义.中国铁道科学研究院 2010
硕士论文
[1]复杂荷载条件下道岔区无砟轨道结构疲劳寿命分析[D]. 杨学敏.北京交通大学 2017
[2]弹条Ⅱ型扣件系统静力学性能研究[D]. 张广朋.石家庄铁道大学 2017
[3]无砟轨道扣件系统力学性能分析[D]. 张树峰.西南交通大学 2016
[4]地铁e型弹条扣件系统疲劳伤损机理研究[D]. 郭骁.北京交通大学 2016
[5]机车通过重载固定辙叉系统动力学研究[D]. 李俊楠.大连交通大学 2015
[6]重载铁路钢轨焊缝不平顺对扣件弹条动态应力的影响分析[D]. 刘小军.西南交通大学 2015
[7]基于TRIZ理论分析钢轨扣件的发展与应用研究[D]. 刘杉.西南交通大学 2015
[8]地铁扣件系统静动力分析研究[D]. 尚红霞.西南交通大学 2014
[9]两种轨道扣件弹条失效分析及有限元模拟分析[D]. 王振.西南交通大学 2013
[10]基于SIMPACK的不同轨道类型竖向动力响应分析[D]. 苏尚旭.中南大学 2012
本文编号：3206735
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3206735.html
