轻轨道岔梁结构有限元及疲劳可靠性分析

发布时间：2020-01-21 13:37

【摘要】：随着我国单轨交通在城市中的普及，单道交通的安全显得愈发重要。道岔梁是跨座式单轨交通中的基础构件之一，它对于列车的正常运行起着至关重要的作用。道岔梁不同于一般的钢筋混凝土桥梁，它本质上属于大型焊接钢结构。本文研究的道岔梁属于关节型五开道岔梁，它的受力状况较为复杂，工作频繁，通过计算机仿真技术获得道岔梁在工作时的应力分布状况，准确了解该结构工作时的薄弱位置以判定其可靠性是必要且可行的。本文对道岔梁的静强度进行了有限元仿真计算，并对道岔梁的疲劳寿命进行预测分析，以期为道岔梁后续的优化设计提供有益参考。以关节型五开道岔梁的三号梁为主要研究对象，本文利用UG软件建立了三号梁的有限元模型，根据道岔梁的实际运行情况，确定了三号梁工作时典型的三种加载方案。再使用ANSYS软件的Workbench模块对三号道岔梁有限元模型进行详细的静力学分析与模态分析，并对二号梁及其它重要构件做了静强度校核。最后在随机载荷谱的基础上初步计算了三号道岔梁的疲劳寿命，并对疲劳寿命结果进行了可靠度计算。静力学仿真结果表明：三号道岔梁的强度满足使用要求，且有较大裕量；变形最大处在梁的中上部，即使考虑振动影响，该变形也是可以接受的。但是存在明显的应力集中点，发生在焊接位置。二号梁、T型轴以及螺栓组均满足静强度要求。模态分析结果显示三号道岔梁的固有频率值随着外部载荷的施加变化不大，一阶振型固有频率值为51赫兹，振动变形与静强度变形叠加，局部需加强刚度。疲劳寿命预测结果显示三号道岔梁满足钢结构设计的最低寿命年限要求。在选择高置信度的S-N曲线作为材料疲劳属性的情况下，道岔梁的疲劳寿命有所降低，但变化不大。最后对该疲劳寿命结果进行了置信度计算，，得出此疲劳寿命结果有较高的可靠度，同时提出为了进一步提高道岔梁的疲劳寿命，道岔梁局部的结构联接处需做结构优化。
【图文】：

跨座式单轨铁路

图 1.1 跨座式单轨铁路究意义述轨交通系统中的轨道梁是列车的运行轨道，起承重作用，导向（如图 1.2）。跨座式单轨铁路的轨道由三部分组成：其中轨道梁多采用预应力混凝土的等截面简支梁结构，轨行轨道，两侧面的上、下部分分别是列车导向轮和稳定轮“T”形、倒“L”形和“门”形三种形式。道岔则是轨道的可活动部分。道岔又叫作道岔梁，它不同于一般的钢质上属于大型焊接钢结构[1]。梁进行结构设计时，不仅要考虑道岔梁的设计尺寸需满足要保证轨道梁能够承受弯扭等复杂受力状况，并且要有较单轨铁路的道岔有多种形式，按照其结构组成与转辙后的

图 1.2 道岔梁及模态分析意义分析是指：在常温条件下，对结构的承载能力，抵抗变形下的响应特性进行分析，以获取该结构的刚度值、应力分，从而确定该结构是否满足各项强度设计准则要求。分析可以校核所分析结构抵抗变形的能力是否满足设计要动力分析提供刚度特性数据。若静强度分析结果显示结构减小该结构的承力件尺寸。态简称为模态，它是弹性结构体的固有特性，通过模态分频率范围内该结构的各阶主要模态特性，依照此结果就可外部或内部各种激励作用下结构体产生的实际振动响应，计及设备故障诊断的重要方法之一。究意义
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U232;U441

【参考文献】