板间离缝对高速道岔转辙器区轨道动力响应的影响

为准确研究道岔板结构形式和车辆进岔姿态对板间离缝引起的轨道结构动力响应的影响,针对我国高速铁路18号单开道岔,基于车辆-轨道耦合动力学理论,考虑道岔区多钢轨与道岔板的柔性变形,建立含砂浆层离缝的车辆-板式无砟道岔刚柔耦合动力学模型,分析板间离缝对钢轨与道岔板垂向位移与加速度的影响,对高速道岔无砟轨道养护维修提供指导建议。研究结果表明：板端离缝是对轨道结构受力变形最不利的离缝型式;当板端砂浆离缝高度为0~1.00 mm时,钢轨和道岔板垂向位移以及道岔板垂向加速度随离缝高度的增加而增大,且在离缝高度从0 mm增加到0.50 mm时有较大的突变,故在实际工程中应尽量避免离缝高度超过0.50 mm,当板端砂浆离缝高度大于1.00 mm时,道岔板处于脱空状态;对于板端砂浆层离缝,随着行车速度的提高,钢轨和道岔板的垂向位移逐渐减小,道岔板垂向加速度逐渐增大。     

列车荷载作用下轨道动力响应的有限元分析

采用通用的结构动力学分析软件ANSYS仿真分析了双层离散轨道模型在列车荷载作用下的振动响应情况,对无轨道不平顺和有轨道不平顺两种工况进行了有限元计算,分析表明轨道不平顺对轨道结构振动和整体道床作用反力的影响很明显,轨道不平顺越高,轨枕的振动速度加剧,整体道床作用反力峰值也显著增加。     

客运专线有砟道岔轨道动刚度特性分析

在分析客运专线有砟道岔轨道刚度组成的基础上,建立了有砟道岔轨道动刚度的计算方法,分析了我国时速250 km客运专线有砟道岔轨道动刚度特性.结果表明：心轨的动静刚度比最大,基本轨、尖轨和导轨次之,翼轨最小;在小于100 Hz的频段上,各钢轨的动刚度随着激振频率增加而减小;在0～250 Hz的频段上,各钢轨会出现3个共振峰.     

高速磁浮道岔振动响应的原位实测

道岔是磁悬浮线路的重要部件.以上海浦东高速磁浮交通示范线为背景,对6种工况下道岔箱梁跨中截面、支承截面等进行了动力响应原位实测,采集道岔的加速度响应.采用最小二乘修正积分,得到道岔的位移响应.磁浮列车低速(20 km/h)行驶时,道岔梁竖向响应大且呈“拍振”特征;高速行驶时,道岔竖向位移小且沿轴向分布均匀.支墩跨度对道岔振动响应影响显著.     

道岔区板式无砟轨道竖向受力分析

本文将板式无砟道岔系统视为梁-实体-实体组合结构体系,通过Ansys软件建立板式无砟道岔道床的空间有限元模型,采用ADAMS/Rail软件进行岔区结构不平顺仿真,计算了列车过岔的动力响应;选取合适的计算参数,计算分析了转辙器区和辙叉区道床板及底座板的受力变形,为板式无砟道岔的设计、施工提供参考。     

弹性支承块式轨道在高速列车作用下的动力响应分析

为研究高速列车-弹性支承块式无碴轨道系统的动力学性能,提出一种竖向振动分析方法。其原理是:将高速列车的动车和拖车模拟为具有二系悬挂的多刚体系统;将弹性支承块式无碴轨道模拟为具有24个自由度的轨段单元的集合;基于弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则,建立此系统竖向振动矩阵方程,并采用Wilson-θ数值积分法求解,计算速度为200km/h时此系统竖向动力响应,研究轨道刚度对此系统竖向振动响应的影响规律。研究结果表明:钢轨竖向位移最大为1.125mm,支承块竖向位移最大值为0.522mm,并且计算波形图可以反映列车编组;钢轨扣件竖向刚度的合理取值范围为60~80kN/mm,块下垫层的竖向刚度宜大于80kN/mm。     

道岔尖轨轨下刚度改变对轮轨动力性能的影响

运用车辆－轨道耦合动力学理论，通过建立道岔垂向几何及刚度不平顺激扰模型，模拟计算了提速列车对提速道岔的动力影响。详细比较了提速道岔尖轨轨下增加弹性前后提速列车对提速道岔的动力作用性能，并进行了实验验证。结果表明：提速道岔尖轨轨下增加弹性以后可大大减轻基本轨至尖轨区过渡段轮－岔垂向相互作用，有效改善道岔的动力性能，延长滑床板及道岔的使用寿命。     

京沪高速铁路徐沪段18#高速道岔板预制工艺

高速铁路岔区采用18#板式无砟轨道混凝土板无砟轨道系统既可以满足列车的运行速度(直向速度350km/h,侧向速度80km/h),又能避免道砟飞溅,长期保持线路的平顺性,具有耐久性好,维修量小的优点.根据国内道岔板预制工艺,结合京沪高铁施工要求,系统地研究了道岔板的预制工艺,并在原工艺的基础上进行了创新和优化,提高了生产效率节约了成本,在京沪高铁建设中取得了显著成效,为今后类似工程的施工提供了成功的经验.     

多年冻土区路基段无缝道岔稳定性影响分析

针对青藏线格拉段换铺单线半焊无缝道岔,建立空间轨道框架非线性有限元模型,进行无缝道岔稳定性影响因素及其变化规律研究。通过设定参数,研究温度变化、竖向不均匀沉降、轨道加强设备以及温度力峰值对无缝道岔稳定性的影响。结果表明,温度变化越大,横向位移越大;双侧发生竖向沉降对无缝线路横向稳定性影响最大,设置轨道加强设备可以提高钢轨横向稳定性;出现温度力峰值会使温度增高大致3°。可见,在日温差较大的情况下,要勤于养护维修并及时关注轨道的不均匀沉降。     

道岔区固定辙叉心轨垂磨对轮轨动态接触的影响

通过实测数据和文献资料,分析了辙叉区心轨垂直磨耗分布规律,并基于该规律构造了各级垂直磨耗分布曲线。针对重载条件下普速铁路60 kg·m^-1钢轨12号单开道岔,基于车辆-道岔耦合动力学的理论,建立重载货车-道岔耦合动力学模型,计算分析了固定辙叉心轨垂直磨耗对重载货车通过道岔辙叉区轮轨接触的影响规律。结果表明:心轨顶宽20～40 mm范围是实测心轨垂直磨耗较为严重的区域;随着心轨垂直磨耗量的增大,轮载过渡区轮轨接触力最大值和接触力过渡曲线波动性普遍增大,轮轨接触关系随之恶化,心轨与翼轨之间的轮载过渡平稳性随之下降;当轨道几何不平顺较为良好时,心轨顶宽40 mm处垂磨应控制在5 mm之内。     

基于Workbench的齿轮啮合振动分析

齿轮的振动能快速、全面地反映其运转状态,有限元法能更为准确模拟轮齿啮合过程,求解啮合刚度进而研究其振动响应。联合利用Hypermesh和Workbench对啮合齿轮模型进行有限元仿真,得出齿轮啮合时变刚度。利用MATLAB求解齿轮系统动力学模型得到动力学响应。通过机械式封闭功率流试验台对仿真结果进行试验验证。试验结果表明仿真分析得到的结果与试验结果基本相符。利用有限元方法求解啮合刚度进而研究振动响应有更高的可靠性和准确性,为齿轮振动的研究及改善提供方法参考。     

用有限元法分析无缝道岔组合效应

为建立能反映无缝道岔组合实际受力情况的计算、分析模型,基于有限单元法,建立了多组无缝道岔相联结时钢轨纵向力及位移的计算模型,编制了计算软件,并以12号固定辙叉无缝道岔为例,分析了不同联接形式无缝道岔对钢轨附加力及位移的影响。研究结果表明:道岔不同联结形式对钢轨的受力及变形有明显的影响,其组合效应不容忽视,特别是钢轨的位移受组合效应影响很大;随着组合道岔组合数的增加,钢轨附加力及钢轨位移的组合效应也随之增加,但增加幅值逐渐减少。     

地铁曲线轨道钢轨波磨黏滑机制的振动特性

为研究地铁线路钢轨波磨黏滑机制的波长固定条件,从频域方面分析了系统振动特征与钢轨波磨的关系。以钢弹簧浮置板曲线轨道上的外轨波磨为研究对象,利用有限元方法,构建了车辆-轨道耦合三维实体数值模型并探讨了轮轨系统黏滑振动对钢轨波磨的影响。同时,结合参数敏感性分析,给出了波磨控制的相关建议。现场调研显示,曲线轨道外轨存在显著的短波波磨,波长为42.25~50.91 mm,通过频率为437~526 Hz。数值结果表明,钢轨接触节点位移频响曲线的主要特征频率478 Hz处于实测区间钢轨波磨的通过频率437~526 Hz范围内,且对应位移幅值较大。外轨波磨的形成机制为系统特征频率478 Hz对应的导向轮对外轮横向弯曲振动诱发了外轨波磨的产生。适当地调整扣件垂向刚度和钢弹簧隔振器垂向刚度能够促使钢轨波磨特征频率趋于消失,而改变其余参数对钢轨波磨特征频率均无影响,表明适度改变扣件垂向刚度和钢弹簧隔振器垂向刚度可以有效抑制钢轨波磨发展。     

高架弹性支承块轨道结构落轴冲击动态响应

将轮轨接触边界条件用罚函数法释放,采用点面接触单元导出轮轨接触有限元控制方程,进一步建立轨道结构落轴冲击动力有限元方程.计算分析了落轴冲击对高架线路轨道结构产生的动态响应,详细比较了弹性支承块及短轨枕埋入式整体道床轨道结构的动力性能,并由现场实测进行验证.结果表明,弹性支承块轨道结构通过轨下和块下刚度的合理匹配,动力性能优于普通短轨枕结构,应用于线路减振地段较为理想;同时,利用落轴冲击有限元模型及其试验分析轨道结构动力性能,直观有效.     

双齿辊破碎机破碎辊的振动分析

破碎辊的振动影响着破碎机运行的稳定性,因此必须对破碎辊的振动问题进行研究。首先根据转子系统中常见的刚性圆盘模型、弹性轴模型和弹性支承模型建立了破碎辊的理论模型;并求得了破碎辊的运动方程。其次,在ANSYS中建立了破碎辊的有限元模型并进行模态分析,将模态分析结果与解析解比较,验证了破碎辊的有限元模型的正确性。最后,根据破碎辊的工作状况和模态分析结果,确定了破碎辊的振动主要是由单个齿环与物料的冲击作用引起。     

齿轮轴系弯扭耦合振动特性

以某大型压缩机转子系统为研究对象,计及机组和支承的弹性变形和齿轮的时变啮合刚度,结合转子动力学,建立了齿轮转子系统的有限元模型,综合分析了齿轮转子系统的弯扭耦合振动特性.探讨了膜片联轴器、啮合刚度以及支承刚度、支承阻尼对齿轮转子系统固有频率和稳定性的影响.结果表明,啮合刚度对系统临界转速的影响不大,而对系统处于高阶模态时的稳定性影响较显著;膜片联轴器的中间轴段质量、膜片数目、膜片厚度等以及支撑的刚度、阻尼对系统的临界转速和稳定性都有一定的影响.     

桥上无缝道岔受力与变形的有限元分析

随着高速铁路和城市轨道交通系统的发展,将会出现无缝道岔铺设在桥梁上的情况,桥上无缝道岔成为发展跨区间无缝线路的又一关键技术.本文采用有限元分析的方法,建立桥上无缝道岔的模型,计算桥上无缝道岔的受力和变形,并分析了桥梁结构对无缝道岔的影响.研究结果对桥上无缝道岔的设计及养护维修有一定的指导意义.     

轨枕空吊对钢轨焊接不平顺区轮轨接触的影响

采用显式有限元法建立考虑有砟道床非线性支撑的三维轮轨瞬态滚动接触模型,于时域内再现轨枕空吊和钢轨焊接接头不平顺共同激扰下的轮轨滚动接触行为,研究了轨枕的空吊间隙和数量对焊接不平顺区轮轨瞬态相互作用的影响。结果表明:轨枕完全空吊会进一步加剧焊接不平顺区的轮轨冲击效应,进而加大了钢轨表层材料的屈服变形,且屈服程度随空吊轨枕数量的增长而增长;焊接接头处2根毗邻轨枕完全空吊条件下,法向轮轨力、瞬态接触应力、接触斑面积和von Mises等效应变等轮轨接触参数较无轨枕空吊时分别增长14.5%、4.2%、8.5%和6.7%,轨面垂向位移的增幅达到72.0%,而接触斑内黏着与滑移区比例的变化则相对较小;当焊接接头处1根轨枕的空吊间隙超过1.0 mm或2根毗邻轨枕的空吊间隙超过1.3 mm时,前述轮轨接触参数会随着轨枕空吊间隙增长而增长迅速,直至出现轨枕完全空吊现象。     

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。