钢轨螺栓孔冷扩张后的残余应力分析

针对钢轨螺栓孔冷扩张过程，总结了相关的残余应力预测理论模型和研究结果，给出了一种基于冷扩张过程中应变场测量的半理论半实验应力分析方法，结合磁弹法和应力释放法，从实验的角度，测量并分析了钢轨螺栓孔冷扩张后残余应力场的大小、分布规律，建立了钢轨螺栓孔冷扩张后残余应力场的大小、分布与扩孔率的关系，为制定钢轨螺栓孔冷扩张工艺提供了依据。     

防治钢轨螺栓孔裂的有效技术

介绍了一种经济、可靠的防裂技术－钢轨螺栓孔冷扩张技术，它通过在螺栓孔周边引入有益的残余压应力而起到提高螺栓孔疲劳寿命的作用。还简要介绍了冷扩张机制、残余压应力的产生和分布、防裂止裂的实际效果以及冷扩张技术的应用前景等。     

钢轨螺栓孔冷扩张对疲劳寿命的影响

建立了基于钢轨螺栓孔残余应力分布规律的局部应变，并考虑残余应力衰减的疲劳裂纹萌生寿命预测模型。分析了冷扩张对疲劳裂纹尖端应力强度因子分布的影响。结果实验探讨了冷扩张过程对钢轨螺栓孔疲劳寿命的影响方式和效果。结果表明，冷扩张过程所引入的切向残余压应力能保持足够的强度，以对钢轨螺栓孔到显著的防裂和止裂作用。     

轮轨高频瞬态冲击下钢轨螺栓孔棱边受力分析

为研究螺栓孔在轮轨接触应力场作用下的棱边应力分布规律及受力特性，建立带有螺栓孔的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型，研究列车牵引、制动及钢轨擦伤所致高频激励下车轮动载对螺栓孔棱边应力峰值及分布规律的影响。结果表明：擦伤位置是影响螺栓孔棱边受力特性及应力分布规律的关键因素；轨面擦伤可激发高频附加动力冲击作用，螺栓孔斜向棱边Mises应力峰值随运营速度的提升而显著增加，轨面擦伤使斜向棱边方向螺栓孔应力集中效应显著加剧；列车牵引状态加剧了螺栓孔45°、225°方向棱边应力集中效应，而制动状态加剧了螺栓孔135°和315°方向棱边应力集中效应。     

孔周含初拉应力的带孔板与实心轴过盈接触变形的轴对称平面应力理想弹...

按小变形假定，导出了与现有文献不尽相同的孔体与轴过盈接触变形的轴对称平面应力弹性解；并着重导出了孔周含初拉应力的带孔板与实心轴过盈接触变形的轴对称平面应力理想弹塑性解。结果证明，由于初应力与过盈压力在塑性变形中的耦合，使得一定的过盈压力或卸载残余应力所对应的过盈量大为增加。这一结果可供薄板冷扩孔参数计算时考虑。     

提高螺栓连接轨道的安全性和延长其疲劳寿命

目前运营中的网轨大部分有螺栓接头，由于在钢轨端部的螺孔周围产生应力集中，螺栓接头处出现疲劳现象，采用开缝式衬套对栓孔进行冷胀，可使疲劳得到缓解，改善轨道的安全性和延长疲劳寿命，获得经济效益。     

75kg/m钢轨接头预留轨缝与接头热应力场分析

近期某干线铁路区间钢轨接头联结零件出现大量损坏的情况,为进一步探究故障原因,以线路普通接头为研究对象,以十余年轨温数据为基础,计算铺轨作业时预留轨缝、钢轨伸缩量,并且分析其在日常环境下的温度场分布及温度效应。依据轨道真实结构建立75 kg/m钢轨接头联结零件有限元温度场模型,分析不同工况下温度云图,并总结其分布规律。研究发现:该地区15 a内,各月预留轨缝平均值相差不大;对于普通钢轨接头,在螺栓中部、钢轨扣压部分、鱼尾板螺栓孔位置产生应力集中;受螺栓预紧力影响,钢轨接头应力集中点最大点在螺栓中部,且受预紧力影响较大;接头联结螺栓预紧力对钢轨温度应力影响比扣件更为明显;这些研究成果为今后养护维修工作提供理论支持。     

钢轨螺孔受力分析及孔裂防治措施

在分析钢轨螺孔周边应力的基础上，采用螺孔周边棱角凹弧型冷扩冲击技术，使孔边棱角处产生不可完全回复的塑性变形，并在一定范围内产生残余压应力，在与工作拉应力相叠加后，可使工作应力降低，从而减少或消灭螺孔裂纹。     

广州地铁某型车转向架轴箱端盖固定螺栓断裂问题分析

广州地铁某型车转向架轴箱端盖固定螺栓频繁断裂,断口呈高周低应力疲劳断裂特征。文章通过研制安装测力螺栓进行测试分析,发现由钢轨波磨激励的车辆轴箱垂向振动是导致该处螺栓疲劳断裂的主因,整治轨道、改善钢轨波磨可以有效改善螺栓受力情况。     

优化钢轨接头养护 延缓螺栓孔裂

在有缝线路上，钢轨接头是轨道结构的薄弱环节，接头钢轨伤损占有很大的比例，在各种伤损中螺栓孔裂排列首位。据我段八二年至九二年资料统计，螺径孔裂占35％以上(见表)。钢轨螺栓孔裂是运行中的必然现象，如果不及时发现与更换，将对行车安全构成严重威胁，螺栓孔裂一般要导致钢轨接头揭盖。八五年五月甘二日，浙赣线K226 28号轨发生轨头揭盖，长170cm、     

考虑初始应力各向异性弹塑性岩土体小孔扩张解

针对扩孔问题,从扩孔孔周岩土体相似机理出发,基于统一强度破坏准则模拟弹塑性区的本构关系,对初始应力各向异性条件下扩孔问题进行研究.首先,弹性区采用小应变理论分析.而后,基于大应变理论和统一强度破坏准则,利用孔周土颗粒速度与位移的关系,建立速度微分方程.然后,结合相似解技术和边界条件给出扩孔半径比计算公式,再结合弹塑性区的静力平衡方程和应力-应变关系,推导初始应力各向异性和排水条件下弹塑性岩土体小孔弹塑性区应力及极限扩孔压力的理论解析.最后,根据弹塑性区扩孔半径比与归一化极限扩孔压力结果与已有文献结果的比较,证明了本文理论方法的正确性和可靠性.研究结果表明:半径比随初始应力各向异性系数的增大而非线性减小,归一化内压随着初始应力各向异性系数的增大,呈非线性增加.所得结果可为桩基工程、隧道工程和注浆工程的优化设计提供理论指导.     

混凝土轨枕螺栓孔纵裂改进措施

预应力混凝土轨枕螺栓孔纵裂伤损是我国轨枕伤损中较为严重的一种 ,文章对预应力混凝土轨枕螺栓孔部位的受力情况进行了详细的计算和分析 ,指出螺栓孔部位局部拉应力过大是造成螺栓孔纵裂的根本原因 ,同时也提出了局部特殊混凝土的改进措施。     

采用冷挤压预应力技术 攻克钢轨端部螺栓孔断裂问题

钢轨端部螺栓孔断裂是导致列车脱轨的一个最主要安全隐患,也是钢轨没到期就更换钢轨和被迫限速的一个原因,同样是钢轨检查和维护成本的一个重要因素。对螺栓孔施加预应力,在这些孔周围引入残余压力可以解决这个问题。由美国疲劳技术股份有限公司(FTI)研发的螺栓孔处理过程-开缝衬套冷挤压工艺,已经广泛应用于航空领域,从本质上解决了螺栓孔的疲劳断裂问题。美国运输部和英国铁路研究院通过大量的测试和现场评估肯定了这一技术对减少或防止疲劳断裂的有效性。由于延长了轨     

轨道型门式起重机钢轨断裂现象分析

针对某轨道型龙门起重机钢轨多段发生断裂现象,对钢轨及起重机工作状况进行现场调查,发现腹板螺栓连接孔制作工艺、承轨面基础、轨缝处理等不规范。其中,钢轨腹板上的超大气割孔不仅降低钢轨连接处强度,而且气割孔凸凹不平的内孔壁也很容易因应力集中而产生裂纹,裂纹扩展致使钢轨断裂,这是钢轨断裂的主要原因。此外,承轨面凹凸不平、底部垫板缺失和垫板材料不统一,也会导致钢轨承载能力减弱。螺栓连接孔采用钻孔加工、按标准改造起重机轨道及基础,起重机钢轨再未发生断轨现象。     

淬火钢轨的伤损与失效分析

本文在普碳钢轨伤损分析的基础上，根据淬火钢轨伤损实例的检验结果，综述了淬 轨的伤损特点。为分析和预测淬火钢轨的伤损特点及其原因，简要分析了电感应加热欠速淬火、整体加热油淬火、轧制余热控制冷却等三种钢轨淬火工艺及其性能和质量方面的差异，提出了改进淬火钢轨质量的分析意见。分析讨论了减少轮轨接触疲劳伤损、螺栓孔裂纹、轨底疲劳裂纹的改进措施，并论述了进行淬火钢轨伤损统计分析的目的和意义。     

钢轨材料特性对轨头内弹塑性接触应力场的影响

钢轨的材料参数直接影响着钢轨的屈服现象和应力状态，文章详细地研究了轨头内弹塑性接触应力场与钢轨材料参数（弹性模量，泊松比，应变硬化模量，屈服极限）的相互关系。     

不同牵引工况高速铁路轮轨型面匹配研究

为了系统分析新型钢轨廓形与动车组车轮型面匹配情况,将LMA、S1002CN、XP55车轮型面分别与60D、60N钢轨型面在对中位置进行型面匹配,建立轮对-钢轨三维弹塑性接触有限元模型,分析不同牵引工况下轮轨之间的Mises应力、接触状态和纵向接触切应力。得出结果:当动车组车轮型面与2种钢轨型面在对中位置匹配时,60N钢轨的Mises应力更小且更趋近钢轨轨顶中心;施加牵引力后,车轮中最大Mises应力中心点对于钢轨发生纵向偏移,且偏移量随牵引力的降低而减小,但轮轨间的最大Mises应力值几乎不随牵引力而变化;60N钢轨的接触斑面积较大,粘着区相对较大;当列车启动并开始运行后,60N钢轨的最大纵向接触切应力小于60D钢轨的应力值。综上所述,60N钢轨型面可以改善轮轨接触时的相互作用,延长钢轨的使用寿命。     

60N U71MnG钢轨轨头裂纹成因分析

对线路探伤检查发现的60N U71MnG重伤钢轨进行磁粉检测复核，在钢轨轨头工作边侧表面发现了裂纹。为查明裂纹产生的原因，人工压断裂纹钢轨并取样，对裂纹处断口进行宏观形貌观察、扫描电镜观察及能谱分析，以获得裂纹断口的形貌特征和伤损特点；对试样进行显微组织观察和维氏硬度检验，以分析裂纹的成因和机理，并在考虑温度拉应力和列车动弯应力作用下，对钢轨受力及裂纹萌生机理进行仿真分析。结果表明：钢轨轨头工作边侧表面裂纹为冷态下形成的外伤，裂纹及其附近部位曾受到过剧烈摩擦产生高温并发生相变产生了马氏体组织；当轨温为-33℃时，在温度拉应力和列车产生的动弯应力的共同作用下，白层马氏体表面中心偏下位置的拉应力为417.6 MPa，裂纹易从钢轨表面中心萌生，其尖端应力强度因子KI为28.9 MPa·mm1/2，高于钢轨断裂韧性KIC的最小单值，因此钢轨在经历很短的循环载荷周次后便从白层马氏体处发生裂纹失稳扩展。     

提高钢轨螺栓疲劳强度的有效方法

文章应用有限元方法分析了钢轨螺栓根部圆弧半径对其根部应力大小及分布的影响 ,并在此基础上进一步探讨了增大圆弧半径的方法与途径 ,为缓解螺纹根部的应力集中 ,改善应力分布 ,提高螺栓的疲劳强度提供了可靠的依据。     

城市轨道交通列车车钩螺栓连接有限元仿真分析

以城市轨道交通列车车钩装置的高强度螺栓为研究对象,建立了整个车钩螺栓的三维装配模型。利用Abaqus软件建立了完整的、与实际相符的车钩螺栓接触非线性有限元仿真分析模型,并在模型中考虑了材料的弹塑性及接触非线性等因素。通过仿真分析获得了车钩螺栓的应力及应变大小,并分析比较了螺栓预紧力大小及金属垫片使用方案对车钩螺栓应力的影响。