钢轨横移及扭转变形研究

作     者：张宏海 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李成辉

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：钢轨 扭转变形 轨底坡 摩擦系数 

摘      要：钢轨、扣件、轨底坡、摩擦系数、轨枕间距等是轨道分析、设计的重要参数,也是影响钢轨横向变形及扭转变形的重要原因。但多年来这方面的研究主要是在考虑横向约束、将车轮模型简化为和钢轨接触的两点接触力来分析钢轨的变形情况,未能真实的反应轮轨接触时的情况,因此本文以此问题为研究内容是十分必要的。 文中介绍了轨道结构的发展,轮轨接触状态下的钢轨变形影响。依据轮轨接触建立的力学模型,考虑由偏心竖向力和横向力引起钢轨横向变形及扭转变形原因的基础上,以两弹性体接触的赫兹理论为理论基础,使用ANSYS计算软件建立了包括钢轨、车轮、扣件和轨底坡的有限元实体模型。 对轮轨接触作用的情况进行各种工况分析,通过改变轨下垫层刚度、扣件横向刚度、扣压力大小、轨底坡的大小、摩擦系数的大小,轨枕间距的大小等来分析钢轨横向变形、扭转变形及钢轨横向刚度的变化规律,为相关参数的合理选取提供设计依据。 应用有限元模型进行钢轨变形研究,结果显示偏心竖向力和横向力的大小改变使钢轨产生一定的横向变形及扭转变形。当横向力在(10kN,20kN)之间变化时,对钢轨的横向变形和扭转变形影响比较大。另外,扣件的扣压力对钢轨的变形影响很小,而且过大的扣压力会降低扣件弹性,引起扣件疲劳损伤,增加养护维修难度,建议还是按国内标准控制在10kN左右为宜。