[博士]高速道岔尖軌矯直理論及應用研究

內(nèi)容簡介

　　高的平順性是提高列車過岔速度、提高旅客乘坐舒適性及保障列車運行安全的基礎(chǔ)，因此高速道岔對制造精度要求非常高。尖軌矯直是高速道岔生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)之一，尖軌矯后線形對道岔的平順性等制造精度影響較大，軌底殘余應力影響尖軌的使用壽命。當前尖軌矯直仍停留在憑操作者經(jīng)驗進行粗放生產(chǎn)的水平，需多次反復才能矯直合格，返工率高，產(chǎn)品報廢也時有發(fā)生，勞動強度大，效率低，而且達到高精度要求比較困難，影響高速道岔生產(chǎn)進度，增加產(chǎn)品成本。本文針對高速道岔尖軌的矯直特點，基于彈塑性理論，通過理論分析、有限元數(shù)值計算，對高速道岔尖軌矯直理論及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進行研究，論文的主要研究工作如下：　　(1)尖軌矯直理論研究　　在分析壓力矯直基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)上，通過采用彈塑性理論，建立具有復雜斷面特性的高速道岔尖軌矯直力學分析模型，對尖軌矯直的彈塑性區(qū)域分布、矯直應力、殘余應力、尖軌矯直撓度及殘余幾何形態(tài)進行分析討論，研究尖軌矯直機理，建立相應的計算公式。采用數(shù)值計算方法，通過編程求解尖軌不規(guī)則形狀截面彈塑性區(qū)域分布方程、應力方程及撓度方程?！　?2)尖軌矯直有限元分析研究　　針對復雜結(jié)構(gòu)構(gòu)件，無法用解析法求解矯直參數(shù)的工程難題，采用彈塑性有限元法，建立尖軌矯直三維實體模型，對尖軌豎向矯直、橫向矯直及曲線尖軌頂彎進行有限元分析計算，詳細分析尖軌豎向矯直、橫向矯直及曲線尖軌頂彎的線形變化、矯直應力和殘余應力分布規(guī)律。結(jié)果表明，豎向矯直與橫向矯直的線形變化、矯直應力和殘余應力分布規(guī)律不同，橫向矯直與項彎的線形變化、矯直應力和殘余應力分布規(guī)律比較相似?！　轵炞C本文采用的彈塑性有限元法及計算模型的正確性，進行尖軌矯直試驗。結(jié)果表明，有限元計算結(jié)果與實驗結(jié)果相差較小，本文采用的彈塑性有限元法及計算模型可用于尖軌矯直分析?！　?3)尖軌矯直關(guān)鍵參數(shù)研究　　加載支距和壓彎量是尖軌矯直的兩個關(guān)鍵矯直參數(shù)。分析不同加載支距及壓彎量條件下尖軌的殘余變形、矯直應力、殘余應力和矯直力的變化規(guī)律。結(jié)果表明，殘余變形、矯直應力、殘余應力和矯直力隨加載支距的增大而減小，隨壓彎量的增大而增大?！　?4)初始變形及矯直部位對尖軌矯直的影響研究　　分析尖軌在不同初始變形條件下矯后殘余線形、矯直應力和殘余應力。結(jié)果表明，不同初始變形尖軌在相同矯直參數(shù)條件下殘余撓度、矯直應力及殘余應力相差不大。尖軌不同彎曲方向矯后殘余應力及線形變化不同?！　》治黾廛壊煌课怀C后殘余線形、矯直應力和殘余應力。結(jié)果表明，尖軌切削部位被削弱，抗彎模量變小，相同的壓彎量所需矯直力減小，殘余曲率、矯直應力及殘余應力減小?！　?5)尖軌矯直工藝及矯直質(zhì)量評價方法　　總結(jié)分析尖軌支點、壓點組合的確定方法及原則。采用有限元方法，編程計算尖軌矯直及尖軌頂彎的壓彎量。結(jié)果表明，給定尖軌初始曲率半徑條件下，加載支距越大，所需壓彎量也越大；相同加載支距下，初始曲率半徑越大，所需壓彎量越小。尖軌初始曲率半徑越小，矯直后軌底殘余拉應力越大；曲線尖軌頂彎時加載支距越大，所需壓彎量也越大，但軌底最大殘余拉應力相差不大。　　建立尖軌矯直質(zhì)量評價方法，結(jié)合生產(chǎn)實際及高速道岔的技術(shù)要求，分析討論尖軌矯直質(zhì)量檢測內(nèi)容及檢測方法，為高速道岔矯直質(zhì)量評價提供指導。

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