高速铁路用38Si7弹条疲劳失效原因分析

针对38Si7弹条疲劳断裂失效的问题，通过显微组织及断口分析、硬度测试、脱碳层测定等分析其断裂原因。结果表明：弹条的微观组织为回火屈氏体，残余铁素体不大于2级，组织无异常问题；通过优化轧制过程工艺参数将轧材表面完全脱碳层深度降低69%，未能有效提高成品弹条疲劳寿命；裂纹源来自表面压痕，开裂位置为弹条尾部支点，压痕缺陷是导致弹条断裂的最主要原因。经过优化成型模具，消除了弹条表面压痕，提高了成品弹条的疲劳寿命。     

锤击固有频率法弹条扣压力无损检测仪研发及应用

针对铁路服役弹条实时扣压力不能定量检测问题，研究弹条扣压力激振频率采集测试技术，提出利用弹条扣件系统结构应力与固有频率的关联特性进行弹条扣压力检测方法。对服役弹条Ⅱ型扣件各阶模态和振型进行有限元分析，得到振动传感器最佳布设方向及位置；开展基于弹条在不同激励强度下的响应分析，提出锤击装置锤击力、方向及位置方案。研制弹条扣压力无损检测仪，阐述检测仪硬件主体构成和软件系统功能。通过开展实验室环境下声响与振动传感器采集固有频率对比试验，初步验证了检测仪具有较好的应用效果与推广前景。     

弹条折痕对DI弹条大圆弧断裂的影响北大核心

为研究地铁DTⅥ2型扣件DI弹条大圆弧存在折痕后弹条大圆弧发生异常断裂的影响因素,分别建立大圆弧无折痕、有折痕两种DI弹条模型,代入精细化扣件系统有限元模型,考虑不同线路形式、车速组合设置12种工况进行动力学仿真计算,对比分析折痕对DI弹条应力分布的影响,并按照第四强度理论分析弹条的安全性。结果表明:各工况下,弹条无折痕时,最大Mises应力均出现在前拱小圆弧内侧,未达到弹条材料的屈服强度,弹条没有发生断裂的风险;弹条有折痕时,最大Mises应力均出现在弹条折痕位置,产生应力集中;弹条铺设在小半径曲线区段或列车运行速度大于等于120 km/h时,在列车周期性冲击荷载作用下,弹条在折痕处有异常断裂风险。弹条生产厂家应调整生产工艺,消除弹条出厂初始缺陷,确保弹条平滑。     

高速铁路钢轨波磨对弹条疲劳寿命的影响

为研究高速铁路钢轨波磨对扣件弹条寿命的影响，建立了车辆-轨道耦合动力学模型、扣件弹条瞬态有限元模型、扣件弹条疲劳寿命预测模型，仿真计算了列车高速通过波磨波长60～160 mm、波深20～160μm的钢轨波磨区段时扣件弹条的动态响应及疲劳寿命。结果表明：列车通过波磨钢轨时，钢轨对扣件的作用力及钢轨垂向位移变化曲线均发生明显的高频波动，其波动频率与钢轨波磨引起的激励频率一致，导致弹条动应力大幅增加；当波磨波深相同、波长在80 mm和130 mm时，波磨通过频率与扣件弹条固有频率接近，从而产生共振，导致扣件弹条动应力明显增大而疲劳寿命明显降低；同一波长下，随着波磨波深增加，扣件弹条动态响应加剧，疲劳寿命大幅降低。     

Ⅲ型弹条变形强化的研究及实践

通过对Ⅲ型弹条受力分析，阐述Ⅲ型弹条变形原理，经预压强化处理的弹条，减少了残余变形，保证了扣压力，提高了产品质量。     

Ⅲ型弹条残余变形预压工艺的研究

运用金属晶体中的位错理论 ,阐述 型弹条残余变形预压原理。通过对 型弹条受力情况及以往生产现状的分析 ,采取预压的方法对其进行强化处理。经预压的弹条 ,减少了残余变形 ,保证了扣压力 ,提高了产品质量     

地铁弹条Ⅱ型分开式扣件力学特性研究

为完善优化地铁扣件的设计理论,针对弹条Ⅱ型分开式扣件的伤损特性,参考深圳地铁一期采用的WJ-3弹条Ⅱ型分开式扣件的结构形式,简化建立扣件系统静力学模型。基于有限单元法,计算分析弹性模量对扣压力的影响以及列车横向力、列车荷载作用下的垂向振动、压紧位移对弹条内部应力分布的影响。结果表明:压紧位移对弹条中的应力分布和最大应力的影响更为显著,当压紧位移超过10 mm时,弹条后肢弯位置可能折断。依据计算结果得出3种荷载下的弹条应力分布规律,同时从弹条强度出发,初步提出弹条的预压缩量和压紧位移限值,预压缩量不超过5 mm,压紧位移应小于9 mm。     

Ⅲ型弹条变形强化的研究及实践

运用金属晶体中的位错理论,阐述Ⅲ型弹条变形强化原理.通过对Ⅲ型弹条受力情况及以往生产现状的分析,采取预压强化的方法对其进行强化处理.经预压强化的弹条,减少了残余变形,保证了扣压力,对提高高速重载铁路轨道质量有较好的作用.     

WJ-7型无砟轨道扣件弹条强度分析

为了分析WJ-7型扣件弹条成型后的强度和工作时的受力状态,首先通过拉伸试验得到成型后弹条材料的抗拉强度;然后采用MIDAS有限元软件进行数值模拟,得到弹条在不同扣压力下的等效应力分布规律;最后通过应变电测方法,得到弹条在不同扣压力下各测点的等效应力。结果表明:不同扣压力作用下弹条最大等效应力均在弹条跟端位置,且在扣压力为12 k N时弹条跟端等效应力超过弹条的抗拉强度,但由于预压和抛丸工艺对弹条表面的强化作用,不会导致弹条失效。     

60Si2Mn材质弹条疲劳断裂原因分析

通过对城市轨道交通钢轨扣件中60Si2Mn弹条在现场实际使用过程中发生断裂现象的理论定性和有限元定量分析研究,确定了影响弹条断裂的原因。通过研究60Si2Mn弹条在钢轨扣件中的受力情况可知,其最大等效应力集中点与弹条现场使用实际破坏点相吻合,这是弹条断裂的主要原因之一,而弹条长期处于强度极限条件下工作,最终发生疲劳破坏,为弹条断裂的根本原因。经过现场对比试验,提出了相应的优化措施和60Si2Mn弹条在设计和维修养护过程中应把控的关键点。     

Ⅲ型弹条变形强化的研究及实践

通过对Ⅲ型弹条受力分析,阐述Ⅲ型弹条变形原理,经预压强化处理的弹条,减少了残余变形,保证了扣压力,提高了产品质量 .     

铁路用Ⅱ型弹条断裂的原因及改进措施

针对铁路用Ⅱ型弹条断裂的问题，通过广泛取样，进行断裂原因分析，揭示产生断裂的主要原因，采取消除成型中应力集中、规范管理工作、保证回火温度均匀、优选弹条材料等改进措施，提高了产品质量，保障了钢轨和轨枕的稳固连接。     

应用非线性接触理论分析弹条Ⅲ型扣件中弹条的应力和变形

轨道扣件弹条传统的分析方法是将弹条与周围部件接触部位的边界加以约束,并解除某一约束点或面代之以外力。这种计算模型不能真实地反映弹条安装过程中的受力情况,导致计算结果偏差很大。因为弹条与预埋铁座之间,随载荷变化而改变接触状态的边界条件属非线性接触问题,采用一种全新的边界处理方法———非线性接触理论来处理弹条边界条件,进行有限元分析计算,并与传统的边界条件处理方法所计算的弹条结果进行分析比较。其中非线性接触理论利用节点接触反力或节点应力来判断两个物体之间的接触状态,并采用最流行的库仑摩擦模型来模拟两个弹性体接触界面之间的摩擦接触情况,从而很好地处理了上述边界条件。应用残余应力的概念分析了弹条预压强化的机理,为改进弹条设计、制造安装提供科学依据。     

城轨交通新型轨道扣件研究与设计

研究目的:扣件是城轨交通工程轨道结构中的重要组成部件。目前国内应用于运营地铁地下线的一般减振扣件类型较多,近年来逐步发现存在着一些缺陷。为进一步优化适用于城轨交通60 kg/m钢轨地下线整体道床用的扣件,开展新型扣件的研制很有必要。研究结论:仿真计算分析、试制及室内试验结果表明,新型扣件具有较好的强度、耐久性、弹性及绝缘性能。优化弹条设计,加大了弹条尾部圆弧,增加与铁垫板的接触面积,提高弹条稳定性;减薄铁垫板、弹条插入孔改为长圆孔、优化锚固螺栓及轨距块等措施,使其结构、使用寿命、养护维修等方面较同类型扣件具有一定优越性。     

PAG淬火介质在弹条生产中的应用

ＰＡＧ淬火介质在弹条生产中的应用铁道部株洲桥梁工厂技术处王晓华弹条是重要的铁路工务器材，其产品质量好坏直接关系到运输安全。弹条生产工艺流程为：下料－加热－成型－余热淬火－回火。其中淬火热处理是弹条生产的关键工序，决定弹条的性能指标，传统淬火介质是１０...     

地铁扣件DI弹条安装受力分析及工艺优化改进研究

为了整治地铁扣件DI弹条扣压力不足、疲劳断裂、锈蚀等病害,通过建立DI弹条扣件系统有限元模型进行安装状态受力特性分析,同时对弹条生产的原材料、工艺参数、表面处理方式等进行优化改进,最后对采用新工艺生产的DI弹条进行扣压力、疲劳试验和盐雾试验,验证了优化措施的有效性。研究结果表明:弹程为10. 5 mm时,弹条最大等效应力值为1 400 MPa,发生在弹条后拱小圆弧内侧,此区域为弹条关键受力区;相比60Si2Mn,采用60Si2MnA弹簧钢为原材料的弹条扣压力从8. 17 k N提高至8. 79 k N,疲劳次数从503万次提高至541万次。最优的弹条生产工艺参数为:加热温度应为930～1 020℃,淬火温度应≥830℃,淬火介质应为32号机油,淬火介质温度应为60℃±20℃,回火设备应为网带式连续回火炉,回火温度为500～550℃。弹条表面经多元合金共渗处理后的综合性能最好。     

时速160 km城市快轨有挡肩扣件研究

为满足城市快轨交通高平顺性、高稳定性、少养护量的要求,在吸收高铁及城际铁路轨道先进技术的基础上,开展城市快轨有挡肩扣件的设计研究:(1)采用有挡肩、螺栓的结构,优化了扣件的受力状态,进而提高轨道强度和稳定性,可有效解决以往地铁扣件存在的病害,大大降低养护维修工作量;(2)扣压件采用国铁Ⅱ型弹条和新型小阻力弹条,可实现不同的扣件纵向阻力,满足地下线、高架桥等不同工况的使用要求;(3)通过优化扣件结构和主要部件的尺寸,有效降低了扣件的造价。理论计算和试验结果表明,该有挡肩扣件性能满足时速160 km城市快轨的运营要求,达到了预期效果。     

扣件DI弹条非正常部位断裂原因分析及结构优化

通过对DI弹条非正常部位断裂的研究,发现扣件安装时弹条与铁垫板安装孔发生接触,致使弹条在中肢与尾部圆弧过渡区域产生应力集中,发生早期疲劳断裂。本文在研究弹条结构及安装方式的基础上,在弹条的中肢与尾部圆弧过渡区域引入"凹面"结构,对弹条进行结构优化,并通过扣压力和疲劳性能检测、实验室疲劳断裂检验、现场试铺检验等对带有优化"凹面"结构的DI弹条性能进行检测。结果表明:优化后的弹条扣压力和疲劳性能均合格,且能有效抑制因接触产生的非正常部位断裂,提高弹条性能。     

高速铁路无砟轨道扣件弹条失效标准研究

首先分析了影响弹条失效的主要因素弹条扣压力。然后根据扣压力与钢轨纵向阻力和钢轨倾翻量的关系,分别计算出钢轨纵向阻力在限制工况下和钢轨倾翻工况下弹条扣压力的限值。再进一步结合弹条的关键参数,并考虑在现场可以简单快捷检测,将弹条的弹程和直径作为弹条失效的判定指标,其中弹程的限值为9 mm,直径的限值为12.5 mm。最后通过对失效弹条进行的钢轨纵向阻力试验和组装疲劳性能试验以及对现场服役弹条的抽测,验证了所提弹条失效标准是合理的。     

W型弹条参数化建模方法及应用

针对几何形状复杂的W型弹条提出了一种参数化建模方法.根据弹条的正视图与展开图中的几何参数推导出右肢轴线及中肢轴线方程,利用对称性可得到整个弹条的空间三维轴线方程,并确定方程中的10个弹条基本参数.为了简化弹条建模过程,利用MATLAB软件编制弹条空间轴线参数化建模程序TTCSH.通过将TTCSH程序计算的弹条轴线俯视图...