波纹轨腰钢轨力学性能

为了适应铁路运输的新要求，把波纹腹板 H 型钢的研究成果应用到钢轨上，开发出新型波纹轨腰钢轨，一种新型的钢轨结构。把普通钢轨的平轨腰结构轧制成波纹结构，会提高钢轨的承载能力和钢轨的稳定性。为了分析波纹轨腰钢轨的力学性能，基于有限元软件 DE-FORM，分别建立了普通钢轨和波纹轨腰钢轨的有限元模型。通过动力学模拟可知，在相同载荷和运动速度作用下，波纹轨腰钢轨的所受的最大应力、等效应变和 X 方向的位移均小于普通钢轨。并进行了静力学模拟和实验，其结果说明波纹轨腰钢轨的承载能力是普通钢轨的1.3倍以上。     

波纹轨腰钢轨的力学计算

介绍一种新型结构钢轨——波纹轨腰钢轨，这种钢轨的轨腰呈波纹板状。首次给出了这种新型钢材的截面几何性质及相关数据，并对这种新型钢轨进行了力学计算，分析了这种新型钢轨在侧向钢度和稳定性方面的优越性，并与现有平板状轨腰钢轨进行了比较，为钢轨结构研究提供一个新的思路。     

无砟轨道钢轨温度力的有限元分析及实验研究

为了准确掌握无砟轨道钢轨温度力变化规律并对其进行实时监测,首先建立了无砟轨道三维有限元模型,仿真分析了不同温度条件下的钢轨纵向温度力;然后利用应变法测量了无砟轨道钢轨的纵向温度力,验证仿真结果的准确性;并在此模型基础上,计算分析了20℃温度变化量条件下一跨钢轨内部应力分布情况。结果表明,不同温度条件下钢轨纵向温度力的仿真结果与实验结果吻合良好,此仿真模型能较好反映钢轨随温度变化的纵向温度力情况。仿真结果显示,轨腰纵向温度力与温度变化成线性正相关,轨底的纵向温度应力除了受到温度变化影响外,还受到扣件作用,扣件附近轨底的受力峰值高于轨头和轨腰,此处将是钢轨温度力重点监测及检查部位。     

基于离散元法的钢轨力学性能定性分析

为了更好地了解钢轨的本质特征,分析钢轨在列车荷载作用下的响应以及裂纹的萌生与变化规律,采用离散元法构建钢轨静力学分析模型并研究其静力学特性。通过抗拉强度试验仿真,验证离散元力学参数的可行性;在此基础上,对横纵断面钢轨的最不利状态进行静力加载分析,并进一步探究车轮垂向位移对钢轨裂纹演变规律的影响。研究结果表明：静力加载时,轮轨接触力主要由作用点附近的钢轨颗粒承担,距离作用点较远的钢轨内部颗粒承担的荷载较小;随车轮向下移动,初始阶段钢轨轨头出现小量倾斜,接触面增大而接触应力减小;随车轮位移增加,钢轨轨头和轨腰逐渐出现裂纹,并且裂纹不断扩展;在纵断面钢轨接头处,随车轮垂向位移增加,钢轨承担的荷载由轨头转向轨腰,轨底所承担的轮轨接触力较小;当车轮通过钢轨接头时,由于其对轨缝两侧钢轨分配的荷载不均匀,接头容易产生病害。     

LS-SVM算法在无缝线路锁定轨温检测中的应用

提出一种改进的基于磁巴克豪森噪声（MBN）技术的无缝线路实际锁定轨温检测方法。该方法使用MBN技术检测钢轨温度应力,使用轨温计检测表面轨温,并采用最小二乘支持向量机（LS-SVM）算法建立线路的钢轨温度应力随钢轨表面轨温与实际锁定轨温差值变化的预测模型,最后将预测模型得到的温差和钢轨的表面轨温用于计算实际锁定轨温。通过对河北保定的一段无缝线路进行钢轨温度应力及表面轨温检测,证明该方法能提高检测的精度。     

钢轨残余应力试验与分析

钢轨残余应力是由于钢轨在轧制、焊接、淬火及运营过程中受外力,温度等作用而造成的内部固有应力。它影响钢轨的使用寿命。我们对我国铁路上大量使用的各种钢轨(包括新的50、60公斤普通标准轨、焊接轨、淬火轨以及在线路上使用一段时间以后的旧轨),做了钢轨表面及内部的纵向残余应力测定。本文总结了试验结果,并对各种钢轨的残余应力初步地进行了理论分析;在指出钢轨残余应力与疲劳断裂关系的同时,从残余应力角度分析了钢轨疲劳核伤的形成;从调整钢轨残余应力分布、减少残余拉应力,延长钢轨使用寿命的角度,对钢轨焊接、淬火工艺提出了一些改进意见。本项科研试验工作是在北京铁路局焊轨队及上海铁路局工务工厂的大力协作和支持下完成的。     

组合式钢轨抗滑桩应力状态的数值模拟

针对平庄西露天煤矿非工作帮３４００－３６００剖面间中部５００站边坡潜在滑落区具体工程地质条件，采用平面有限元法对组合式钢轨抗滑桩及其围岩进行了应力和位移分析，客观地反映了组合式钢轨抗滑桩所受围岩应力的分布状态和规律，为桩体结构设计和强度校核、稳定性校核、单桩抗滑力的确定提供了充分的理论依据。提出了组合式钢轨抗滑桩设计计算的一种新方法     

基于车轨耦合动力学分析的地铁e型弹条扣件疲劳寿命预测

地铁是城市交通的重要组成部分,而扣件系统是地铁轨道结构的关键部件,起到固定钢轨、减振降噪的作用。为分析地铁e型弹条扣件的疲劳性能,基于车辆轨道动力学理论,通过多体动力学软件UM建立了车轨耦合模型,研究了车辆速度、轨道不平顺类型以及曲线半径与钢轨动力学响应的关系;并通过有限元软件ABAQUS对扣件系统进行了仿真计算,将车轨耦合动力分析得到的钢轨位移作为疲劳荷载,采用应力疲劳计算的方法对弹条的疲劳寿命进行了预测和分析。结果表明：钢轨位移响应受不平顺类型和车辆速度的影响较小,而加速度响应对两者则比较敏感;轨道曲线半径的改变,对内轨位移的影响相对明显,随着半径的减小,内轨的位移时程曲线出现明显的上移,同时对加速度的影响也增大,内轨加速度峰值呈增大趋势;基于此模型计算的弹条疲劳寿命为2.14×10⁷次,寿命最低处位于弹条后拱小圆弧段,与实际断裂位置相吻合;弹条初始安装扣压力对弹条疲劳寿命的影响很大,随着初始安装扣压力的增大,弹条的疲劳寿命不断减小,且减小的速度趋于增大,为确保弹条扣件处于良好的工作状态,初始扣压力应当控制在11～15 kN范围内。     

60kg/m钢轨12号固定辙叉无缝道岔铺设的理论计算分析

利用当量阻力计算理论,分析计算了目前使用的60 kg/m钢轨、12号固定辙叉无缝道岔在不同铺设条件下的里轨伸缩位移、基本轨附加温度力、尖轨尖端位移、限位器螺栓剪力等,为该类型提速道岔在跨区间无缝线路的铺设和养护维修提供一些理论依据.     

梁端无砟轨道扣件系统及钢轨的受力分析

采用梁轨一体化无砟轨道有限元模型,计算了不同梁端位移作用下扣件系统与钢轨的受力,得出:①梁端位移对扣件系统与钢轨的受力影响很大,设计中应引起足够的重视;②相比活动支座,固定支座对控制梁端扣件系统与钢轨受力更为有利;③同一墩台两侧梁发生不对称位移比发生对称位移时对无砟轨道梁端扣件系统与钢轨的受力影响更为显著。     

高速列车车轮与曲尖轨接触分析

为了研究高速铁路曲尖轨磨耗严重的问题,现场实测不同位置处的18号高速道岔曲尖轨型面及不同磨耗程度的高速列车车轮型面,建立车轮-基本轨-曲尖轨有限元模型,进行轮轨弹塑性接触分析,得出如下结论:车轮与尖轨接触状态受车轮磨耗程度与沿尖轨线路接触位置影响;使用标准车轮的情况下,当尖轨与基本轨共同承担载荷时,随着距尖轨尖端距离的增加,尖轨所受最大等效应力呈先增大后减小的趋势,当超过屈服极限时,易造成尖轨飞边;当尖轨单独承担全部载荷时,所受最大等效应力急剧增加,塑性变形加重,侧磨加剧.不同磨耗程度的车轮对尖轨会造成不同损伤,磨耗Ⅰ型车轮易造成尖轨压溃,磨耗Ⅱ型、磨耗Ⅲ型、磨耗Ⅳ型易使尖轨发生飞边,剥离掉块.     

小半径曲线防磨护轨有限元分析及改进设计

根据小半径曲线防磨护轨的结构特点，采用三维块单元建立有限元分析模型，并对原始设计进行分析计算，结果为应力集中较大。在对应力及变形分析基础上提出了结构的改进设计方案。通过有限元分析计算表明，改进后的设计方案应力分布趋于均匀，并有可靠的机械强度。     

螺纹旋合长度对钢轨接头螺栓强度的影响分析

应用有限元接触分析方法,研究钢轨接头螺栓螺纹旋合长度对螺栓强度的影响.通过改变钢轨接头螺栓和螺母的螺纹旋合长度,并进行相应的接触有限元分析,定量研究钢轨接头螺栓内部的应力分布,为实现钢轨螺栓螺母的轻量化,降低螺栓和螺母的制造成本提供理论依据.     

变截面波形钢腹板箱梁剪应力计算理论

在平截面假定和无相对滑移等条件下,基于弹性梁段微元给出了变宽变高波形钢腹板截面剪应力计算理论,认为剪力、弯矩和轴力均会产生剪应力,并且后两者仅仅在变截面产生剪应力.建立了有限元模型,并将传统计算理论和该计算理论与有限元计算结果进行对比,验证了该计算理论的可靠性.     

高速道岔辙叉区动力响应仿真分析

通过建立列车过岔有限元模型,运用动力学原理,研究移动荷载作用不同轨下刚度和列车速度在道岔辙叉区对轨道振动特性的影响。分析了心轨尖端、心轨根端及辙叉区共用垫板中心等特殊部位处的轨道振动特性。计算表明列车速度的变化对钢轨最大竖向加速度和岔枕最大竖向加速度的影响较大,而辙叉区轨下刚度的变化对钢轨最大竖向加速度、岔枕最大竖向位移及岔枕最大竖向加速度有较大的影响。     

轨道压板螺栓焊缝动力学等效模拟研究

针对起重机轨道压板螺栓焊缝的开裂现象,提出一种等效模拟的动力学仿真方法对其进行分析。以某炼钢厂铸造起重机为对象,采用Adams和HyperMesh进行联合仿真,在Adams中借助拉压弹簧阻尼器等效模拟螺母的挤压以及焊缝的连接,以减少有限元分析的计算量;在HyperMesh中将桥架梁作柔性化处理,以提高整个仿真模型在竖直方向的振动精度。将有限元仿真结果与实测值进行比较,结果表明,焊缝处应力值的仿真结果与实测值相一致。这验证了等效螺栓焊缝动力学仿真方法的正确性和有效性。     

机车车辆轮轨接触问题的数值模拟

按照机车、车辆车轮与标准轨道的实际几何关系建立了三维有限元模型，并采用有限元参数二次规划法求解轮轨弹塑性接触问题．通过弹塑性接触计算，得到了大量的轮轨接触力、接触状态和轮轨应力的数据，根据计算结果分析比较了机车轮轨接触和车辆轮轨接触的区别，对轮缘贴靠钢轨形成两点接触时的接触情况进行了初步分析.     

基于合成数据对高铁震源虚拟道集生成方法的验证

根据稳相点分析的叠加方法原理, 提出一种波形叠加方法, 消除台站记录中高铁波场的串扰噪声, 生成虚拟道集, 并用合成的高铁数据进行验证。通过建立高铁桥梁振动方程, 获得精细的高铁震源时间函数, 然后使用有限元方法,在分层介质模型中进行高速铁路波场正演模拟计算, 并对不同速度的高铁列车正演模拟记录进行时移叠加, 获得虚拟道集, 从而验证叠加方法的正确性。