鋼軌矯直過程中應(yīng)力演變規(guī)律及其影響因素的研究.pdf

1、目前,隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,鐵路運(yùn)輸業(yè)正向著重載、高速的方向發(fā)展,因此就對鋼軌的質(zhì)量提出了更高的要求。影響鋼軌質(zhì)量的兩個重要因素就是鋼軌矯后平直度以及矯后鋼軌內(nèi)部殘余應(yīng)力分布。近年來,國內(nèi)外對鋼軌的研究表明,鋼軌內(nèi)部的殘余應(yīng)力分布不僅影響了鋼軌的矯后質(zhì)量,還影響鋼軌的使用性能。
　　本文主要以彈塑性變形理論為基礎(chǔ),采用有限元模擬軟件ABAQUS及現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線,建立了鋼軌矯直的三維平立復(fù)合矯直有限元模型和雙交錯矯直有限元

2、模型,分別針對鋼軌的平立復(fù)合矯直及雙交錯矯直的對比分析,說明了應(yīng)力演變規(guī)律以及殘余應(yīng)力的形成機(jī)理。而就平立復(fù)合矯直而言,探索分析了60kg/m、75kg/m兩種鋼軌軌型及余熱淬火形成的初始應(yīng)力對鋼軌中縱向應(yīng)力的演變規(guī)律的影響。
　　研究結(jié)果表明:在標(biāo)準(zhǔn)矯直規(guī)程,即水平輥20.9mm-13.2mm-5.6mm-5.4mm,立輥13mm-8mm-3.5mm條件下,針對采用平立復(fù)合矯直和雙交錯矯直兩種矯直方式,鋼軌矯直內(nèi)部應(yīng)力分布規(guī)律為

3、在第Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ矯直變形區(qū)內(nèi)沿高度方向從軌頭到軌底由壓應(yīng)力逐步過渡到拉應(yīng)力,在第Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ矯直變形區(qū)內(nèi)是從軌頭到軌底由拉應(yīng)力過渡到壓應(yīng)力,矯直后軌頭、軌底為殘余拉應(yīng)力,軌腰出現(xiàn)拉壓相間的應(yīng)力,在滿足平直度的前提條件下,雙交錯矯直下的應(yīng)力值比平立復(fù)合矯直下的應(yīng)力值要小,且在兩種矯直方式下,均形成了“拉-壓-拉”的新的應(yīng)力狀態(tài);就不同鋼軌軌型、不同初始應(yīng)力對鋼軌縱向應(yīng)力影響的而言,研究結(jié)果表明:75kg/m的鋼軌在矯后比60kg/m鋼軌的

4、殘余應(yīng)力要大,軌頭相差220MPa、軌底相差16MPa,軌腰處相差僅0.7MPa;通過對鋼軌加載初始應(yīng)力與不加初始應(yīng)力進(jìn)行對比分析可知,初始應(yīng)力對鋼軌矯后殘余應(yīng)力影響不顯著,計(jì)算結(jié)果分析表明其應(yīng)力值不存在幾何代數(shù)的疊加關(guān)系。
　　依據(jù)材料力學(xué)理論,對鋼軌矯直過程中矯直力進(jìn)行了理論計(jì)算,與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測值進(jìn)行了對比分析,分析結(jié)果表明:第4矯直輥上矯直力最大,為1521KN,這與現(xiàn)場實(shí)測相一致,為今后鋼軌矯直工藝的優(yōu)化提供科