高速铁路ω型扣件弹条的共振响应特征分析

为研究高速铁路弹条失效断裂机理,以高铁常用的ω型弹条为研究对象,建立完整的扣件系统有限元模型。首先分析弹条在自由状态和组装状态下的模态特征,基于数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术进行试验验证。然后对弹条进行频响分析,分析振动频率对弹条疲劳受损的影响。最后在实测路谱中叠加弹条组装模态频率,分析不同频率路谱激励下的弹条振动响应。研究结果表明:0～1000 Hz频率范围内ω型弹条存在5阶自由模态和2阶组装模态。当外界载荷频率与弹条敏感频率接近时,弹条跟端局部应力会显著增大,易发生疲劳受损。当行车载荷中包含与弹条高阶敏感频率接近的频率成分时,弹条的工作变形(ODS)表现为组装模态和自由模态叠加,致使弹条跟端区域更易发生疲劳断裂。