轨道结构理论与轨道力学(钢轨)).pptVIP

求解受力平衡方程得到所有节点位移2.横向受力计算计算模型。由于轨道横向受力没有象垂向那样的对称性，所以计算时要复杂一些。严格地讲，轨道横向计算应当考虑两根钢轨及轨枕组成的轨排受力。但在横向力不大时，作为简化计算，也可只取一根钢轨进行。简化计算。计算模型与垂向相同，只是以横向受力、钢轨横向抗弯刚度、扣件与道床形成的横向串联刚度代替相关的参数即可。横向计算模型钢轨为梁单元，轨枕为质量块即点单元4.合金轨除淬火外，合金强化是另一强化途径。钢中加入合金元素Si、Mn、Cr、Nb、V等，除了固溶强化基体外，相同冷速下可获得片间距更加细小的珠光体组织，以提高其强度和韧性。合金轨的可焊性问题钢轨强度等级5.钢轨材料发展的新趋势(1)过共析钢钢轨含碳量增加引起的韧性降低采用进一步细化晶粒弥补。CSiMnPSCr0.890.480.610.0140.0090.25(2)马氏体及贝氏体钢轨英钢联开发了轨头硬度445HB的马氏体钢轨钢。德国研究的轨头硬度425HB的贝氏体钢轨已经在挪威的重载线路上进行铺设试验。日本研制的轨头硬度420HB的贝氏体钢轨正在美国FAST环形试验线上进行试验。美国也开发了硬度430HB的贝氏体钢轨。(2)稀土钢轨我国1960～70年代曾开展过稀土轨的研究工作，小半经曲线上铺设试验表明其耐磨性很好。1991年恢复稀土轨的研制，投入生产。包钢铌稀土钢轨的代号为BNbRE,是在碳素轨的基础之上加入了少量Nb、RE合金元素。在小半径曲线上使用寿命比U74钢轨有显著提高。BNbRE钢轨热处理强化后，比U74热轧轨使用寿命提高3-5倍。第三节钢轨接触应力计算计算模型计算公式轨头应力分布钢轨承载能力?

1.轮轨接触应力的计算理论车轮踏面与轨顶的接触符合Hertz接触假定，轮轨接触区域为一椭园，接触应力分布为一椭球。abpp0长短半轴的方向取决于车轮半径与轨顶园弧半径的相对大小，当轨顶园弧半径小于车轮滚动园半径时，长轴沿钢轨方向，反之，长轴沿轮轴方向。最大接触应力为平均接触应力的1.5倍，即：轮轨接触可简化为两个椭球体的接触。定义常数：对于锥形踏面，忽略钢轨弯曲，忽略轮轨间的冲角，简化成为两个垂直圆柱的接触。轮轨接触椭园的长短半轴计算公式为：2.轨头内的应力分布3.钢轨的承载能力钢轨的承载能力由轮轨接触应力大小进行计算，以轨头亚表层剪应力是否超限进行衡量。钢轨的承载能力有2个指标，即弹性极限和安定极限。弹性极限是指不使轨头产生塑性变形的最大应力限值。安定极限是指，虽使轨头产生了塑性变形，但因钢轨材料发生塑性变形后的加工硬化和残余应力效应，钢轨最终能够恢复到弹性工作状态的最大应力限值。依据前述对轨头内部应力分布的讨论，当轮轨切向力为0时，最大剪应力不超过限值即为弹性极限应力：安定极限的计算须考虑材料加工硬化和残余应力，比较复杂，依据研究资料，满足安定极限的轮轨接触应力为：当轮轨存在切向力时，钢轨的承载能力明显下降。普通碳素钢轨一般不大可能在弹性区工作，在钢轨上道初期，轨头产生塑性变形，经过多次车轮辗压，轨头内产生残余应力，抵销了部分的荷载应力，同时，轨头材料经过塑性变形后产生加工硬化，强度有一定程度的提高，钢轨经过一段时间的塑性工作状态后可转化为弹性工作状态。高强度的合金轨或淬火轨有可能在弹性区工作。普碳轨的安定极限轮载第四节钢轨弯矩及轨枕反力的有限单元法求解垂向受力计算横向受力计算1.垂向受力计算计算模型。由于轨道垂向受力的对称性，可取单根钢轨计算，因忽略轨枕的弯曲效应，扣件弹性与道床弹性可按串联弹簧进行简化，钢轨被视为弹性点支承上的梁。单元节点划分。每一轨枕和力作用点处为1个节点。按节点顺序将节点和单元编号。上图所示为6节点、5单元单元节点变量及其排序单元节挠曲、弯矩、枕上压力及形函数型函数的表达式单元刚度矩阵组建总刚度矩阵[K]组建总荷载列阵轨道结构理论与轨道力学第三章钢轨第一节钢轨重型化钢轨断面的设计原则钢轨断面形状的发展趋势钢轨重型化后轨道的受力特点(1)抗弯功能，工字钢的变形头大：加厚头部以提供更多的可磨耗面积，延长寿命腰长：加高轨腰提高抗弯能力底宽：加宽轨底提高抗弯稳定性1.轮载断面形状及其设计原则(2)减小局部应力各局部连接圆弧：R2-5mm轨头圆弧：２段或５段R13-300-13R13-80-300-80-13R15-80-500-80-15轨头圆弧：R350-450+15-25mm(3)减小残余应力残余应力：轨腰受压、轨头轨底受拉钢轨热轧冷却过程中形成残余应力冷却顺序：轨腰、轨底、轨头相对