百米鋼軌矯前彎曲度與殘余應力的研究.pdf

1、隨著高速鐵路的發(fā)展，對鋼軌的技術質量提出了更高的要求，其中鋼軌的平直度和殘余應力是兩個最重要的指標。影響鋼軌平直度和殘余應力的因素很多，其中鋼軌的矯前彎曲度就是其中之一。同時，鋼軌的矯前彎曲度還影響矯直力的大小，進而影響矯直機的壽命?；诖耍疚囊凿撥壍膹澢群蛷澢冃魏蟮臍堄鄳ψ鳛檠芯績热?，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。應用此分析模型，首先進行了平直鋼軌在自然冷卻過程的數值模擬計算，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力的變化規(guī)律；其次進行了鋼軌在預彎狀態(tài)下冷卻過程的數值模擬計算，分析了鋼軌在預彎狀態(tài)和平直狀態(tài)下彎曲變形和彎曲變形后的殘余應力之間的關系，進而提出了鋼軌在不同初始條件下的預彎方案；最后通過現場試驗，對提出的預彎方案進行驗證。 通過數值模

3、擬計算和現場試驗得出：鋼軌在冷卻過程中，初始溫度場、初始應力、初始塑性應變和環(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循環(huán)反復的過程，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米處的軌底縱向應力也是一個循環(huán)反復的過程，但彎曲變形后的殘余應力均在70MPa～90MPa之間；在沒有初始應力和初始塑性應變的狀態(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不同的溫度變化速率造成的；初始應力和初始塑性應變對鋼軌在冷卻過程中的彎曲變形和彎曲變形后的殘余應力都有影響，對殘余變形的影響更大，因此預彎曲線不能單純的根據平直冷卻的終冷曲線確定，必須經過修正才能應用于實際工藝；經試驗驗證，經過修正后的預彎曲線具有較好的預彎效果，將彎曲變形后的殘余應力控制在70MPa～90MPa、彎曲變形控制在40mm左右。 本論文的研究成果能夠為鋼軌生產的冷卻和預反彎工藝