钢轨螺栓结构优化设计及疲劳特性研究

发布时间：2020-07-24 05:12

【摘要】：为适应经济社会发展的需要,近几年,铁路运输以提高速度、增加密度、扩大重载为重点,大力挖潜提效,实现了一系列新突破。但是,铁路运输交通事故因螺栓疲劳破坏仍有发生。因此,研究钢轨螺栓疲劳破坏具有较大的现实意义。 普通三角形螺纹根部应力集中较大,严重影响了螺栓的疲劳寿命。因此,减少螺纹根部应力集中、改善应力分布是提高螺栓疲劳寿命的主要途径。 本论文针对钢轨螺栓的疲劳破坏,着重从以下几个方面进行了研究: 1.应用疲劳理论以及有限元法对钢轨螺栓的疲劳破坏进行了理论分析,从而得出普通钢轨螺栓疲劳破坏的主要原因是螺栓螺纹根部应力集中较为严重,各螺纹根部应力分布不均匀。 2.针对钢轨螺栓的疲劳破坏的原因,对普通三角形钢轨螺栓进行结构上改进,提出增加螺纹根部圆角半径,改变螺纹高度,改变螺母外形结构等方法。 3.应用通用CAE分析软件ANSYS对改进后的新型钢轨螺栓、螺母进行结构应力分析,结果表明新型结构应力分布较为合理、最大轴向应力明显降低。 4.应用长春试验机研究所研制的200KN电液伺服试验机对钢轨螺栓进行疲劳试验,试验表明新型螺栓具有较高的疲劳寿命。 5.为提高工程技术人员对螺栓强度、疲劳寿命分析的效率,减轻工作强度,开发了基予APDL的螺栓有限元分析程序。
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH131.3
【图文】：

用分布载荷尸I代替被联接件对螺母的作用，其施加载荷后的有限元模型如图3.8所示(图.38水平向左Y轴正向，竖直向上X轴正向)。图.38施加边界条件与载荷123理论计算结果接触分析时，在图3.8所示的有限元模型上施加Pl=l.96MPa的分布载荷，计算的螺纹根部轴向应力分布云图如图3.9()a所示，Msis应力分布矢量图如图.39(b)所示，接触分析后在轴向的变形图如图3.10所示。需要说明的是在图3.10中，ANSYS程序对变形结果做了一定的夸大，这种变形结果并不代表实际情况，只是一种变形的趋势。

接触分析时，在图3.8所示的有限元模型上施加Pl=l.96MPa的分布载荷，计算的螺纹根部轴向应力分布云图如图3.9()a所示，Msis应力分布矢量图如图.39(b)所示，接触分析后在轴向的变形图如图3.10所示。需要说明的是在图3.10中，ANSYS程序对变形结果做了一定的夸大，这种变形结果并不代表实际情况，只是一种变形的趋势。

(a)R==0.1(b)R=0.3图.314轴向应力分布云图将接触对上螺纹根部的轴向应力分布用坐标图线来表示，如图3.巧所图中各线分别计为No.o，No.l，No·2，No·3，No·4。:RO.O=RO取0.230乃20.山盔、只倒袒辞1510胎0.3=RO.4.~~~气23456789螺纹位置/MPa图3.15不同圆角半径应力分布比较图

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本文编号：2768370