地鐵扣件系統(tǒng)靜動力分析研究.pdf

1、鋼軌扣件是軌道的重要組成部件，其失效會加劇輪軌相互作用力，加速軌道和車輛結(jié)構(gòu)各部件破壞，甚至危及行車安全。針對地鐵線路兩種常用扣件頻繁發(fā)生彈條斷裂現(xiàn)象，本文基于有限元方法和車輛/軌道耦合動力學(xué)理論，對彈條進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)行為進(jìn)行系統(tǒng)分析，探究彈條斷裂原因，為扣件彈條的設(shè)計、優(yōu)化、安裝、養(yǎng)護(hù)和維修等提供科學(xué)依據(jù)。主要工作和結(jié)論如下:
　　(1)Ⅲ型和PR型扣件的大量現(xiàn)場安裝和使用試驗表明彈條斷裂的根源是疲勞斷裂。建立了Ⅲ型和PR型彈條

2、扣件系統(tǒng)有限元模型，研究了Ⅲ型和PR型彈條不同安裝狀態(tài)和彈程對其扣壓力和應(yīng)力的影響。數(shù)值結(jié)果表明，彈條中肢插入鐵墊板插孔長度對彈條的扣壓力影響很小，但對彈條最大等效應(yīng)力影響比較大;同時，隨著彈條中肢插入鐵墊板插孔長度的增加，彈條后端與鐵墊板的接觸狀態(tài)由線接觸轉(zhuǎn)化為多點(diǎn)接觸，使得彈條后端圓弧與鐵墊板端部發(fā)生擠壓，產(chǎn)生局部應(yīng)力集中。彈條主要受到扭轉(zhuǎn)和彎曲作用。隨著列車的反復(fù)通過，彈條在應(yīng)力集中處容易萌生裂紋，最終裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致彈條發(fā)生疲勞斷裂

3、。在線路運(yùn)營維護(hù)中，應(yīng)將彈條后端圓弧與鐵墊板端部的距離嚴(yán)格控制在8～10mm范圍內(nèi)。
　　(2)從彈條的扣壓力、最大等效應(yīng)力、剪切應(yīng)力和第一主應(yīng)力角度出發(fā)，分析鐵墊板端部圓角半徑對Ⅲ型彈條靜態(tài)行為的影響，結(jié)果表明:將鐵墊板插孔端部的優(yōu)化圓角半徑取為8mm左右，可以減小彈條過安裝之后的應(yīng)力集中。
　　(3)鋼軌波磨對Ⅲ型和PR型彈條動態(tài)行為影響明顯，隨著鋼軌波磨幅值的增大及波長的減小，扣件系統(tǒng)作用力均大幅度增大，彈條最大等效應(yīng)