百米鋼軌矯前彎曲度與殘余應(yīng)力的研究.pdf

1、隨著高速鐵路的發(fā)展，對(duì)鋼軌的技術(shù)質(zhì)量提出了更高的要求，其中鋼軌的平直度和殘余應(yīng)力是兩個(gè)最重要的指標(biāo)。影響鋼軌平直度和殘余應(yīng)力的因素很多，其中鋼軌的矯前彎曲度就是其中之一。同時(shí)，鋼軌的矯前彎曲度還影響矯直力的大小，進(jìn)而影響矯直機(jī)的壽命?；诖?，本文以鋼軌的彎曲度和彎曲變形后的殘余應(yīng)力作為研究內(nèi)容，提出降低鋼軌矯前彎曲度的方法。 本文基于傳熱分析的基本原理、熱彈塑性分析的基本原理、接觸分析的基本原理以及有限元理論，采用大型非線性有限

2、元分析軟件ABAQUS建立了U75V鋼軌的三維瞬態(tài)非線性有限元分析模型。應(yīng)用此分析模型，首先進(jìn)行了平直鋼軌在自然冷卻過程的數(shù)值模擬計(jì)算，分析了平直鋼軌自然冷卻下溫度場、彎曲變形和彎曲變形后的殘余應(yīng)力的變化規(guī)律；其次進(jìn)行了鋼軌在預(yù)彎狀態(tài)下冷卻過程的數(shù)值模擬計(jì)算，分析了鋼軌在預(yù)彎狀態(tài)和平直狀態(tài)下彎曲變形和彎曲變形后的殘余應(yīng)力之間的關(guān)系，進(jìn)而提出了鋼軌在不同初始條件下的預(yù)彎方案；最后通過現(xiàn)場試驗(yàn)，對(duì)提出的預(yù)彎方案進(jìn)行驗(yàn)證。 通過數(shù)值模

3、擬計(jì)算和現(xiàn)場試驗(yàn)得出：鋼軌在冷卻過程中，初始溫度場、初始應(yīng)力、初始塑性應(yīng)變和環(huán)境溫度并不影響鋼軌溫度場的變化規(guī)律；平直鋼軌在冷卻過程中的彎曲變形是一個(gè)循環(huán)反復(fù)的過程，但最終的彎曲變形是彎向軌頭的，其弦高在1．84m～2．07m之間；鋼軌在冷卻過程中，距鋸切端3米處的軌底縱向應(yīng)力也是一個(gè)循環(huán)反復(fù)的過程，但彎曲變形后的殘余應(yīng)力均在70MPa～90MPa之間；在沒有初始應(yīng)力和初始塑性應(yīng)變的狀態(tài)下，鋼軌在冷卻過程中只有彈性變形，沒有塑性變形，彎

4、曲變形是由分布不均勻的初始溫度場和各點(diǎn)不同的溫度變化速率造成的；初始應(yīng)力和初始塑性應(yīng)變對(duì)鋼軌在冷卻過程中的彎曲變形和彎曲變形后的殘余應(yīng)力都有影響，對(duì)殘余變形的影響更大，因此預(yù)彎曲線不能單純的根據(jù)平直冷卻的終冷曲線確定，必須經(jīng)過修正才能應(yīng)用于實(shí)際工藝；經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，經(jīng)過修正后的預(yù)彎曲線具有較好的預(yù)彎效果，將彎曲變形后的殘余應(yīng)力控制在70MPa～90MPa、彎曲變形控制在40mm左右。 本論文的研究成果能夠?yàn)殇撥壣a(chǎn)的冷卻和預(yù)反彎工藝