基于广义变分原理的铁路无缝道岔计算理论

在继承现有试验成果的基础上，将广义变分原理应用于铁路无缝道岔结构体系的分析，提出了一种新的铁路无缝道岔计算理论，建立了较为完善的计算模型，在假设钢轨纵向位移函数的基础上，计算了无缝道岔结构体系各部分的能量，通过广义变分法建立了结构体系的平衡方程，编制了计算程序，分析了固定辙叉无缝道岔钢轨温度力与位移。     

道岔区轮轨系统空间耦合振动模型及其应用

基于道岔结构主要特点，并将其理想化，建立了道岔区内轮轨相互作用的空间耦合振动模型，以我国１２号提速道岔为例，分析了可动心轨式道岔与固定辙叉式道岔动力性能的差别，探讨了客货车对可动心轨道岔的适应性以及尖轨冲击角对轮轨间横向动力作用的影响。     

用有限元法分析无缝道岔的受力与变形

用有限元方法，采用与无缝道岔较接近的力学模型，全面考虑轨枕，扣件和道床阻力的作用，对无缝道岔各个部分的受力和位移规律进行了分析，编制了计算程序，并对一种道岔结构进行了计算，和试验结果比较吻合，为在我国铺设无缝道岔提供了理论和计算依据。     

提速道岔转换力计算机模拟研究

建立了道岔区轨道结构空间双层弹性叠合交叉梁系力学模型，并着重以60kg/m钢轨12号可动心轨提速道岔（混凝土岔枕）为例，对道岔转换力计算进行了计算机模拟。     

陶瓷／金属梯度热障涂层动态设计软件的研制

结合热障涂层和功能梯度材料的概念,研究陶瓷／金属梯度热障涂层动态设计软件的结构与功能及其实现过程。通过具体的例子,对多层圆筒模型的温度场的解析解、差分解及有限元解的仿真结果进行了比较及分析。     

干摩擦道岔尖轨滑床板研究

提出了一种新型的道岔尖轨滑床板－具有较低摩擦系数，使用时无需涂油润滑的滑床板。通过建立尖轨，滑床板模型，分析了不同滑床板摩擦系数对尖轨板动力以及基本轨与尖轨最小间隔的影响，并进行了针对性的试验。研究结果表明：干摩擦材料滑床板对改善尖轨板动力，提高道岔的安全可靠怕，减少道岔的养护维修是积极有效的。     

陶瓷/金属梯度层的热应力分析及缓和特性设计

分别以陶瓷／金属复合平板和圆筒为研究对象,导出了功能梯度材料组份连接变化下的温度及热应力分布,并将ＺｒＯ２／ＮｉＣｒＡｌ复合板热应力分布的解析解与有限元结果进行了比较,对复合圆筒进行了组份分布的热应力缓和特性设计,分析结果表明,用连续模型计算,可进一步减缓功能梯度材料层间的应力突变和残余应力,便于结构的优化设计。     

铁道车辆通过辙叉时的垂向动力模拟计算

在车辆－轨道垂向系统统一模型的基础上，提出铁道车辆－辙叉相互模型。对道岔结构作一定的简化处理，针对道岔垂向几何不平顺，运用轮轨系统耦合动力学理论，模拟计算得到车辆通过道岔辙叉时的轮轨冲击力以及车体、辙叉、岔枕和道床等振动响应。模拟结果显示：辙叉叉心处的不平顺空间，是直接影响轮轨冲击力的部位，它可以引起较大的轮轨冲击力，并引起车辆与轨下基础结构振动。     

轨道参数对无缝道岔组合效应的影响

基于有限单元法，建立了组合无缝道岔钢轨纵向力及位移的力学计算模型，编制了计算软件，并以12号固定辙叉无缝道岔为例，分析了不同轨道参数对组合无缝道岔钢轨附加力及位移的影响，并与其对单组无缝道岔的影响作了对比分析。研究表明，道床纵向阻力对组合无缝道岔钢轨附加力及位移的影响要明显大于单组无缝道岔，扣件阻力和限位器间隔对组合道岔和单组道岔的影响差不多，扣件阻力对组合道岔的影响略大于单组道岔，而限位器间隔对组合道岔的影响略小于单组道岔，相比单组无缝道岔，保持组合道岔道床质量显得更为重要。     

简支梁桥上无缝道岔纵向力影响因素分析

根据桥上无缝道岔纵向相互作用的特点,建立了道岔-桥梁-墩台一体化有限元计算模型,以18号道岔铺设在简支梁桥上为例,分析了钢轨温度、桥梁温度、桥梁跨度、支座布置形式、墩台刚度、辙跟传力部件结构及阻力参数等对简支梁桥上无缝道岔受力与变形的影响.计算结果表明,简支梁桥上的无缝道岔对线路和桥梁的影响范围仅限于与道岔相邻的2孔梁以内;应采用道岔里轨与简支梁伸缩位移方向相反的桥上无缝道岔布置方式;应适当增大道岔范围内桥墩的纵向刚度;桥上无缝道岔辙跟不宜采用间隔铁结构;18号道岔宜铺设在跨度32或48 m的简支梁桥上.     

列车在道岔中的运行稳定性分析

考虑道岔结构引起的竖向与横向不平顺以及轮轨接触关系的变化,将道岔区内轮轨系统空间耦合振动分析模型进一步完善。该模型用以模拟列车经过道岔时的蛇行运动,并分析了列车的平稳性与安全性。     

基于遗传算法的功能梯度材料的优化设计

针对功能梯度复合材料的陶瓷隔热涂层问题,建立了遗传算法模型,用有限元法计算热应力,得到了满足约束条件的解,为寻找功能梯度材料的陶瓷涂层在空间的最优分布设计提供了一个有效方法。     

中低速磁浮车岔耦合振动研究

为研究中低速磁浮道岔主动梁关键参数对车岔耦合振动的影响，进行了各工况下磁浮道岔主动梁的模态测试，并建立了考虑道岔主动梁弹性振动的车岔耦合动力学模型，对悬浮稳定性进行了分析. 通过仿真与试验对比，对道岔主动梁的模态特征进行了修正，并基于修正后的车岔耦合动力学模型，研究了磁浮道岔主动梁不同设计参数对悬浮稳定性的影响规律. 研究结果表明:中间台车采用50 MN/m的弹性约束进行等效，能够达到比较理想的误差要求；二台车支撑方案相比三台车支撑方案，更容易避开磁浮车岔耦合的共振频率；随着主动梁一阶垂向弯曲频率的不断增大，悬浮控制参数的稳定区间越小，当道岔主动梁垂向弯曲频率大于12 Hz时，更容易出现车岔耦合振动现象；随着道岔主动梁刚度的增加，悬浮控制参数的稳定范围越小；增加道岔主动梁结构阻尼比不能解决车岔耦合共振问题，只能降低振动幅值大小；随着道岔主动梁线密度的增大，越不容易出现车岔共振现象，当线密度低于1 500 kg/m时，悬浮稳定区间将急剧下降；中间台车的等效支撑刚度越大，控制参数的稳定区间越小，但影响幅度不大.      

无缝铁路道岔温度力与位移计算的方法研究

由于道岔结构的复杂性,以往对道岔温度力及由此引起的位移的计算采用简化后的“无限长梁”模型进行。该模型从结构上及有关假设条件上来看在许多地方与实际情况不符。章所提出的新的计算方法采用了与实际结构形状较为符合的计算模型－－三维有限元计算模型。通过算例表明,这种方法具有与实际结构相近、人为因素减少、计算精度高等几个特点。     

线路爬行对无缝道岔受力与变形的影响分析

无缝道岔辙叉及辙跟结构不同，则纵向力的传递机理不同，致使不同结构的无缝道岔受力与变形规律不同。分析比较了固定辙叉、长翼轨可动心轨、短翼轨可动心轨三种辙叉型式、限位器及间隔铁两种辙跟型式的无缝道岔纵向力传递机理及无缝道岔各部件受力及变形的影响。分析结果表明：提高线路阻力，控制无缝道岔前后线路的爬行量，有利于提高无缝道岔的铺设轨温范围。     

无缝提速道岔钢轨温度力与位移的计算

无缝道岔是发展超长无缝线路的关键，而道岔区导轨、基本轨纵向力分布和位移的计算则是无缝道岔设计的先决条件。建立了提速道岔钢轨温度力与变形分析的力学模型，编制了实用计算程序，并进行了计算分析，给出了钢轨温度力变形随其相关因素的变化规律。     

无缝道岔铺设于长大连续梁桥上时的受力与变形分析

建立了道岔-桥梁-墩台-体化计算模型。以60kg／m钢轨12号可动心轨道岔为例，分析了在长大连续梁桥上铺设有无缝道岔及伸缩调节器时，墩台及钢轨的受力与变形规律，探讨了无缝道岔布置方式、与伸缩调节器的距离等因素的影响，为桥上无缝道岔设计提供了理论依据。     

无缝铁路道岔温度力与位移计算的方法研究

由于道岔结构的复杂性,以往对道岔温度力及由此引起的位移的计算采用简化后的"无限长梁"模型进行.该模型从结构上及有关假设条件上来看在许多地方与实际情况不符.文章所提出的新的计算方法采用了与实际结构形状较为符合的计算模型-三维有限元计算模型.通过算例表明,这种方法具有与实际结构相近、人为因素减少,计算精度高等几个特点.     

直向过道岔时构架动应力的初步研究

采用简化的计算模型，对２０９ＨＳ转向构架直向通过道岔 时的动应力进行初步分析，计算结果与线路实测结果均吻合良好，为进一步采用细化的构架和道岔模型实现构架过道岔 时动应力的定量分析展示出良好的前景。     

功能梯度材料圆筒的定常工分布及热应力

利用线性热弹性理论研究了功能梯度材料圆筒的定常温度分布及热应力，在考虑各材料常数也存在梯度分布的条件，得到一组计算温度分布及热应力的公式。