曲线轨道滚动接触应力变化机理的研究
Study on The Rolling Contact Stress Changing Mechanism of Railway Curved Track
铁路发展事关国计民生,铁路运输在国民经济建设中发挥着重大作用,现代化铁路高速、重载和高密度的运输组织方式,使钢轨的使役条件更趋恶化.与直线轨道相比,曲线轨道的构造特点、受力情况更加复杂,曲线处钢轨的磨耗(尤其是外轨侧磨)极为严重,钢轨的磨损、疲劳破坏等失效现象频繁发生,在经济上带来重大损失的同时,也极有可能引起重大的交通事故,威胁旅客的生命安全.国内外相关研究表明,钢轨内部的应力大小与分布决定着钢轨的疲劳失效形式,因此研究曲线轨道的应力变化规律具有重大意义.本文以真实的几何形状和边界条件为基础,在考虑了钢轨轨底坡、外轨超高以及轨底弹性支撑等因素后,采用ANSYS软件建立与曲线轨道实际情况更加相符的轮轨三维滚动接触模型,利用ANSYS/LS-DYNA显式动力学分析程序对轮轨滚动接触进行模拟计算.本文建立了2条长度均为2.5m的曲线钢轨(内轨和外轨),并选择了钢轨长度方向上的两个典型截面-轨枕间截面和轨枕上截面上的等效应力的变化机理进行分析.对不同轴重(25T、30T、35T)、车轮速度(200km/h、250km/h、300km/h)以及轨道曲线半径(5000m、4000m、3000m)的轮轨三维滚动接触有限元模型进行对比模拟计算分析,分别得到不同轴重、速度和轨道曲线半径的内外轨等效应力的分布状态,并对内外轨等效应力进行对比分析,进而得出曲线轨道滚动接触应力的变化机理.本文对曲线轨道滚动接触应力的研究不仅考虑了轨底坡、曲线超高及轨底弹性支撑等因素,而且轮轨模型是按高速重载的方式进行动态模拟仿真的.本文为曲线段外轨侧磨的预防以及钢轨使用寿命的提高提供了重要的科学理论依据.
- 作者：
- 姚金凯
- 学位授予单位：
- 辽宁科技大学
- 专业名称：
- 机械工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 宋华
- 中图分类号：
- U211.5
- 关键词：
- 曲线轨道；ANSYS/LS-DYNA；轴重；速度；曲线半径
- Curve Track; ANSYS/ls-dyna; Axle load; Speed; Radius of the curve;