重軌壓力矯直變形殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、鋼軌是鐵路上的重要部件，鋼軌內(nèi)部存在的殘余應(yīng)力的大小和分布狀態(tài)將直接影響鋼軌的使用性能。矯直作為鋼軌生產(chǎn)的最后一道工藝，對鋼軌的平直度、殘余應(yīng)力的大小起決定性的作用。本文主要是通過壓力矯直研究重軌輥式矯直過程中殘余應(yīng)力的形成機理和分布規(guī)律。 本文以彈塑性大變形有限元理論為基礎(chǔ)，利用有限元軟件ANSYS的靜態(tài)接觸分析，模擬了重軌的壓力矯直過程。將輥式矯直簡化為連續(xù)七次反復(fù)彎曲的過程，建立了壓力矯直的反復(fù)彎曲模型，并考慮接觸應(yīng)力對矯

2、直結(jié)果的影響，進行了三維有限元模擬。分析了重軌壓力矯直過程中應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律及矯直過程中的殘余應(yīng)力分布情況。在模擬的基礎(chǔ)上進行了壓力矯直過程的光塑性實驗。 通過建立重軌三維壓力矯直模型，分別分析了經(jīng)過七次反復(fù)彎曲后中間斷面等效殘余應(yīng)力分布情況，中間斷面的縱向殘余應(yīng)力的大小和分布情況。分析結(jié)果表明：等效殘余應(yīng)力的大小分布狀態(tài)都與壓下量的大小有關(guān)，當(dāng)壓下量較大時，鋼軌內(nèi)部發(fā)生了較大的彈塑性變形，對等效殘余應(yīng)力的大小和分布都有一定影響；當(dāng)

3、壓下量比較小時，鋼軌內(nèi)部沒有發(fā)生塑性變形時，等效殘余應(yīng)力的大小和分布狀態(tài)就沒有大的變化。從應(yīng)力的角度解釋了重軌壓力矯直過程的彈塑性變形機理，得出壓力矯直過程的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。并通過對比三個不同矯直規(guī)程的等效殘余應(yīng)力、截面縱向殘余應(yīng)力，得出了現(xiàn)場現(xiàn)行的矯直規(guī)程矯后殘余應(yīng)力的分布更合理。并得出了矯直過程的接觸應(yīng)力分布狀態(tài)。 采用光塑性材料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）進行了壓力矯直彎曲過程的光塑性實驗。實驗結(jié)果表明：由于矯直過程中的彈塑