无缝线路钢轨实际锁定轨温超声法测量研究

锁定轨温是无缝线路养护、管理和维修的重要参数,如何实现无缝线路实际锁定轨温的准确快速测量,是铁路工务部门迫切需要解决的问题。基于声弹性理论分析了钢轨纵向温度应力超声临界折射纵波检测方法,搭建多通道超声应力检测试验平台,对钢轨进行不同超声频率与测点位置的压载试验,开展超声与应变片测试温度应力的对比研究,利用温度应力、实时轨温和设计锁定轨温的关系计算实际锁定轨温。通过对新建线路的现场测试,验证超声法实际锁定轨温测量满足工程需要。     

不同环境温差条件下T梁抗裂性能有限元分析

为了解决预应力混凝土先简支后连续T梁浇筑后由于环境温差而引起的裂缝,开展了基于有限元结构分析对不同环境温差下的结构模拟。通过模拟出的结构温度场和应力场,分析4个截面共计24个节点的结构温度、拉应力、容许拉应力、拉应力比等数据,揭示了各环境温差对结构抗裂性能的影响规律。研究结果表明:当环境温差升高时,结构温度降低,拉应力大幅度增加,容许拉应力小幅度减小,拉应力比值明显增大;当温差大于6℃后,拉应力超过容许拉应力的节点个数明显增多,将大大增加因为拉应力引起的裂缝的几率。     

基于互推的接触网腕臂系统动应力问题研究的新方法

针对常规实验测试和数值仿真获取接触网腕臂系统动应力参数的缺陷,提出一种研究腕臂动应力问题的新方法。首先,通过动应力实验在结构便于贴片的位置贴上应变片,测得这些点的应力参数,然后,通过实验中已测点的输入、系统、输出三者关系进行研究,对比分析该确定系统的输出响应,得到输出点响应之间的互推关系,实现通过已测点的动应力参数推演未知点的动应力参数,得到腕臂系统危险区域未能贴片进行测试的极值点应力数据,从而为结构强度性能的正确评估提供必要的数值依据。     

基于Wiener过程的步退加速退化试验方法研究

为了分析铁路继电器在工作过程中的可靠性,研究环境应力中温度对铁路继电器性能的影响。分析继电器触头在温度应力下的失效机理,在化学侵蚀和电弧侵蚀2方面开展继电器性能退化的研究。为了更快速、准确地了解继电器温度应力作用下的性能退化量,提出步退应力加速退化试验方法,对试验应力水平的选择、样品数量的确定及试验时间等进行分析。针对试验过程中继电器接触电阻的退化,应用Wiener过程对继电器累积退化量进行处理,得到继电器在试验过程中的退化方程和可靠度函数。     

温度对动车组侧窗玻璃表面应力影响试验研究

为了探究动车组侧窗内层玻璃表面应力随温度的变化规律,在玻璃表面粘贴应变片和热电偶,采取不同的加热和冷却工艺,记录温度和应力变化情况,分析变化规律。根据分析结果优化加热和冷却工艺,避免发生清除TVOC处理后玻璃产生裂纹的问题。     

地铁叠合结构车站侧墙的温度开裂机理及控制

依据实验研究数据和理论分析,对地铁叠合结构车站侧墙混凝土的温度、温度应力和温度致裂机理进行研究,从温度控制的角度提出裂缝控制措施。     

温度应力下动车组连接器加速试验与寿命预测

为预测连接器的寿命趋势,减少器件检修时不必要的更换,文章以某型车端高压连接器为研究对象,以连接器的接触电阻退化作为参数指标,通过恒定温度应力加速退化实验获得其性能退化数据。利用阿伦尼斯模型描述样品寿命与温度之间的关系,使用逆高斯分布描述寿命函数,采用极大似然估计法对连接器的接触电阻性能退化数据进行数理统计,求解模型参数,对连接器进行了寿命预测,对其可靠性检测工艺及其加速寿命试验相关技术进行了研究。     

刨削式吸能结构用45号钢高应变率高温力学行为与本构模型研究

为研究刨削式吸能结构用45号钢在不同应变率和不同温度下的力学行为,对该材料进行实验与本构模型研究。开展在不同应变率下(10-4 s-1～1 500 s-1)和不同温度下(300～600℃)的拉伸实验。研究结果表明:刨削式吸能结构用45号钢为应变率敏感型材料。随着应变率的提高,材料屈服强度和极限强度有着明显提高,而温度升高则会使材料软化降低材料强度。基于实验结果,建立Johnson-Cook(J-C)本构模型来描述材料流变应力与应变率和温度之间的关系,并对温度软化参数进行线性修正,对率敏感性参数进行了二元二次回归修正。误差分析表明修正后的J-C本构模型在预测不同应变率下材料的力学特性时有更高的精确度。     

大体积混凝土施工期温度裂缝计算分析

混凝土水化热引起的温度裂缝是影响工程结构安全的重要因素。文中使用规范公式计算和有限元分析两种方法,对大体积混凝土施工期裂缝产生原因进行研究。结果表明水泥水化放热时间集中,混凝土在浇筑以后两到三天达到最高温度。水池池壁长边中间区域水化热温度应力较大,当温度拉应力大于混凝土抗拉应力标准值时混凝土就会开裂,这与实际结构裂缝开展情况基本一致。     

光纤光栅应变特性及其在槽形梁试验量测中的应用

设计了一种等强度悬臂梁结构,将光纤光栅(FBG)粘贴于悬臂梁表面,研究光纤光栅波长与应变变化的关系,通过给等强度悬臂梁加载砝码,将光纤光栅传感器与电阻式应变片所测应变进行对比,结果表明光纤光栅具有良好的线性应变—波长特性。通过在光纤光栅上直接施加砝码研究了光纤光栅的应变量程及预拉力,在此基础上,研制了测试范围±2 000×10-6、分辨率1×10-6的钢筋式光纤光栅应变传感器,并在槽形梁受力性能试验中应用,与电阻式应变片的对比结果表明,光纤光栅传感器可以正确反映槽形梁在荷载作用下的受力状态。     

砌块专用砂浆-钢筋的黏结滑移本构关系研究

通过4根内贴电阻应变片钢筋在砌块专用砂浆中的拉拔试验,得出试验构件的黏结应力沿锚固长度的分布曲线,分析黏结应力沿锚固长度的变化规律;通过量测的构件加载端相对滑移和自由端相对滑移,得出沿锚固长度的相对滑移变化曲线;给出试验构件不同锚固位置处的黏结应力与相对滑移变化曲线,在黏结应力与相对滑移的基本模式中引入黏结锚固位置函数,得出拉结钢筋在砌块专用砂浆中较为准确的黏结应力与相对滑移本构关系。     

水泥混凝土路面温度应力回归计算分析

针对现有水泥混凝土路面结构温度应力的计算方法不完善,对现行规范中通用设计方法进行了数值回归分析,建立了温度翘曲应力系数和温度应力系数的经验公式,公式中首次引入的计算参数a,b能反映温度翘曲应力和温度内应力的变化。基于此建立起了路面结构温度应力经验计算公式,并对其进行了可靠性分析,分析结果与规范相吻合且能满足工程需要。结合路面铺筑施工温度,计算路面铺筑的临界温度和路面发生初始翘曲和胀缩时的临界温度,分析了路面结构温度应力的各个影响因素对温度应力的影响,为路面铺筑施工温度的控制提供参考。     

拉伸载荷下的接触网吊弦力学特性研究

为获取接触网系统中吊弦力学特性的变化规律,开展了吊弦结构参数对其处于拉伸载荷下的力学特性影响研究。首先,基于SolidWorks、HyperMesh及Abaqus等软件建立接触网吊弦的有限元模型,研究了不同吊弦长度下的应力、应变以及刚度等力学特性的变化规律;其次,设计吊弦拉伸实验,将吊弦刚度的实验结果与仿真结果进行对比,验证了有限元模型的可靠性;最后,基于上述模型研究了吊弦节径比对吊弦力学特性的影响。仿真和实验结果表明：吊弦长度对于应力应变影响极小,但随着吊弦长度的增加,刚度呈非线性减小;吊弦节径比越小,应力应变则越大,且刚度随节径比的减小而呈现线性减小的趋势。研究结果可为接触网吊弦长度、节径比的选择及吊弦结构优化设计提供参考。     

在役桥、门式起重机金属结构的疲劳检测与疲劳寿命估算

采用有限元结构分析软件，运用数学分析方法找出各种应力的危险部位。对桥、门式起重机金属结构的疲劳敏感区采用贴动态应变片的方法，进行额定工况下的应力跟踪。分别测出危险部位的应力状况；按照国家规范的要求，结合宏观检测数据及实际作业量计算，作出疲劳寿命年限估算，提供决策依据。     

用全尺寸疲劳试验进行铁路转向架疲劳设计评估

通过静载荷试验、疲劳试验和线路试验评估了电动车辆转向架构架的疲劳强度.对疲劳试验和线路试验中出现的应力历程的特征进行了评估,采用各种疲劳寿命评估方法对疲劳损伤进行了评估.试验结果表明,在载荷作用下,某些应变片测得的应力和应变按应变片所处的位置呈多轴状态.应根据位置和应力状态确定合适的疲劳评估方法.     

等应力设计理念在轴箱橡胶弹簧结构改进中的应用

橡胶产品大量使用在减振降噪领域,其使用过程中的疲劳问题是产品设计需重点考虑的问题。文章对在机车车辆上使用的一款橡胶轴箱弹簧的疲劳问题,进行了基于结构分析与实验验证为特征的探讨,并在此基础上,提出了基于等应力设计理念的优化设计。分析与实验结果表明,通过等应力理念设计的产品结构,在确保结构获得等应力的同时,结构的疲劳寿命得到了成倍增加。     

填料对客运专线橡胶垫板性能的影响研究

通过测试客运专线垫板的拉伸强度、200%定伸应力、动静刚度比及电阻等性能参数,研究了几种无机填料与无机补强填料萨博菲并用比例对客运专线橡胶垫板性能的影响,并对萨博菲的补强机理进行了分析。研究结果表明,萨博菲由于颗粒尺寸是纳米级的,且为片状结构,在橡胶中分散好,应用于客运专线橡胶垫板中具有拉伸强度高、200%定伸应力大、压缩永久变形小、动静比低的优点,非常适合做橡胶垫板类产品;萨博菲与炭黑最佳比例为35∶75。     

钢-混凝土结合梁试件降温过程的数值计算与实验研究

采用控制容积法建立钢 混凝土结合梁试件温度分布的数学模型,并计算了其在降温过程中的温度分布。研制了低温实验装置,对钢 混凝土结合梁试件进行了降温实验,将计算与实验结果进行比较,最大偏差为1.5℃,计算结果与实验值吻合良好。研究表明:降温过程中,试件内部温度分布不均匀,且变化较大,因此在工程实际中,由于气温的变化所产生的温度应力将会给铁路桥梁结构造成危害,值得高度关注。     

高速铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道复合轨道板受力特性研究

复合轨道板为高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道的核心部件。基于现场试验开展了复合轨道板自密实混凝土收缩应力、温度翘曲应力及复合轨道板动应力3方面的试验研究,以进一步了解复杂因素作用下复合轨道板的受力特性。研究表明:板下自密实混凝土龄期达到100 d时,其收缩变形趋势逐渐平缓,由约束引起的板下自密实混凝土收缩拉应力约0.7 MPa;研究提出了正温度梯度作用下复合轨道板温度翘曲应力的实用计算式,以及复合轨道板自密实混凝土纵向动拉应力实用计算式,可推算不同温度梯度及动车组作用下复合轨道板承受温度翘曲应力和动拉应力;综合分析表明,在自密实混凝土收缩、温度梯度、列车荷载等因素作用下,复合轨道板承受的静动态拉应力可达4 MPa,应力幅值较大,受力状态较为复杂。     

水冷作用对地铁车站板式结构硬化翘曲影响现场试验

混凝土水化作用引起结构发生温度开裂,严重威胁混凝土的施工质量,造成车站结构渗漏。目前针对车站结构水化热温控技术的研究相对不足。为此,在混凝土结构中埋设换热管搭建地铁车站结构的水管冷却温控系统,开展地铁车站板式结构水化热水管冷却现场试验,实测车站结构的水化热温度和早期应变变化。首先,对比分析水管冷却技术对车站结构水化热的温控效果,并讨论水管冷却的换热机理;其次,分析车站板式结构的硬化变形行为,进一步探讨水管冷却对车站结构早期硬化热力行为的影响。研究表明：由换热管、水泵、水箱等设备构成的水管冷却系统可以用于地铁车站板式结构的水化热温控调节;与自然冷却相比,水管冷却通过加速内部混凝土与外界环境的热交换可降低车站结构水化热峰值温度3℃,提前水化进程约35 h;车站板式结构的水化热残余拉应力较块状结构和柱状结构略大,其水化热变形可分为受热“凹形”翘曲、散热翘曲恢复和散热“凸型”残余翘曲3个阶段;水管冷却可降低车站结构的早期峰值压应力、残余拉应力、温度翘曲应力约1/3,表明水管冷却系统可以有效控制车站结构的早期裂缝。研究结果对地下地铁车站结构早期开裂控制有一定的参考价值。