钢轨轨底残余应力限定值的研究

热轧钢轨中轨底残余拉应力的存在对钢轨性能有很大的影响，因而对轨底最大残余应力加以限定是非常必要的。通过对国产不同轨型、不同钢种和不同钢厂生产的钢轨残余应力分布状况的测定和分析，以及参考国外钢轨相关标准，建议目前国产钢轨轨底残余拉应力限定值最好小于200MPa。     

客运专线道岔尖轨矫直残余应力研究

采用三维弹塑性有限单元法,建立尖轨矫直有限元计算模型,研究客运专线道岔尖轨矫直过程中加载量及加载支距对尖轨纵向残余应力、横向残余应力和Mises残余应力的影响。结果表明,尖轨矫直时中间横截面的纵向残余应力、横向残余应力和Mises残余应力分布规律在不同加载量和不同加载支距下基本相同,且随加载量的增加而增加,随加载支距的增加而减小。尖轨轨底的残余应力较轨头和轨腰残余应力大,纵向残余应力远大于横向残余应力,减小纵向残余应力是减小尖轨矫直残余应力的关键因素。研究结果为改进尖轨矫直工艺,减小尖轨矫直残余应力提供理论依据。     

钢轨循环滚动接触过程残余应力-应变的变化规律研究

钢轨残余应力包括钢轨生产残余应力和轮轨循环滚动接触所产生的残余应力,两种残余应力共同决定了在役钢轨的损伤形式。提出了一种引入钢轨生产残余应力的有限元方法,采用Chaboche循环塑性本构模型,在接触表面施加循环移动的Kalker三维非赫兹接触法向、切向力和横向分布力模拟车轮运动,建立了曲线通过钢轨循环滚动接触有限元模型,并对钢轨循环滚动接触过程中残余应力-应变的变化规律进行研究。结果表明:随循环滚动次数的增加,钢轨生产残余应力很快重新分布并逐渐趋于稳定,而残余切应变则呈现近似线性增加;钢轨纵向残余应力和残余等效塑性应变随曲线半径的增加在数值上均逐渐减小、随摩擦系数的增加而逐渐增大、随纵向蠕滑率的增加而先增大后减小。     

国产PD3钢轨与进口钢轨材质性能的对比研究

按照"时速200km客运专线60kg·m-1钢轨暂行技术条件"的要求,UIC900A、攀钢PD3及鞍钢PD3的钢轨材质性能进行对比研究。结果表明,三种钢轨的化学成分,H,O含量,非金属夹杂物,低倍及显微组织、断裂韧性、裂纹扩展速率、拉压疲劳以及轨底残余应力均符合"暂行技术条件"的要求。力学性能指标超过规定值,鞍钢、攀钢产PD3轨的KIC基本相当,而UIC900A钢轨的低温KIC稍高于国产PD3钢轨;PD3轨钢的拉压疲劳极限比UIC900A高出约5%;攀钢PD3钢轨轨底残余应力较鞍钢PD3钢轨略高,而UIC900A钢轨最低。另外,进口钢轨的脱碳层深度较浅,攀钢钢轨脱碳层较为稳定,而鞍钢钢轨脱碳层有的炉次超过了"暂行技术条件"的规定。     

焊前喷砂和焊后热处理对焊接残余应力的影响

用钻盲孔法,研究了转向架用低合金结构钢对接焊试板焊接残余应力的分布、焊前喷砂处理和焊后热处理对焊接残余应力松弛的影响.结果表明,在焊缝区及热影响区存在高焊接残余拉应力,且纵向应力远大于横向应力;焊前喷砂处理能使母材表面形成较大的残余压应力;焊后热处理能够显著降低焊接残余应力,纵向残余应力σx松弛率基本在75%～97%之...     

钢轨纵向应力的超声波检测

钢轨纵向应力是铁路安全与维修中一个突出的问题。日常及季节性的温度变化使无缝钢轨产生很高的纵向应力（LRS）。一旦钢轨中出现过大的纵向拉应力，会导致钢轨绝缘连接板及其他钢轨扣件出现疲劳。当出现过大的纵向压应力时．可能引起胀轨．该问题已经成为铁路行业进行安全方面研究的重点。此项研究的目的是为铁路企业在需要的地点提供对钢轨纵向应力进行检测的能力．     

重载汽车荷载下平交道口的钢轨伤损分析

针对目前在厂矿铁路外围平交道口中走行轨轨腰处和轨头下颚的裂纹,建立平交道口中走行轨及其横向支撑的有限元模型,分析了不同横向支撑条件(无支撑、倒放钢轨连续支撑、倒放钢轨间断支撑、连续刚度支撑、间断点弹簧支撑)下荷载冲击处钢轨断面内从轨腰底部至轨头下颚处的应力和位移。研究结果表明:在重载汽车冲击作用下,若走行轨的横向支撑刚度不足或横向支撑未顶实,则导致走行轨的轨腰处垂向应力过大,出现裂纹,在荷载反复作用下裂纹沿走行轨线路纵向发展,且走行轨的轨头最大横向位移为2.4 mm,危及行车安全;在直线地段的平交道口,采用倒放钢轨连续支撑走行轨效果较好;在曲线地段的平交道口地段,建议采用刚度为50~100 k N/mm的连续横向支撑材料代替倒放钢轨。     

32 m简支梁顶梁作业对有砟轨道无缝线路状态的影响

以32 m简支梁为研究对象，测试两端支座顶升、单边支座顶升、单墩支座顶升三种工况下的钢轨应变，计算分析顶升过程中钢轨纵向附加力和落梁后钢轨锁定轨温的变化规律；应用有限元软件建立桥上无缝线路梁轨相互作用模型，采用双线性阻力模型计算三种顶升工况下的钢轨附加力，并与现场测试结果进行对比。结果表明：落梁后钢轨内部存在残余附加力，引起钢轨锁定轨温改变，最大改变量为0.36℃，小于规范规定的5℃限值，不需要进行应力放散；三种顶升工况下，顶梁作业对钢轨纵向附加力影响范围均在顶升桥梁的相邻一跨简支梁以内，且产生的钢轨纵向附加力峰值均位于顶升位置和梁端位置；两端支座顶升方案对无缝线路影响最小，建议桥梁支座更换施工时采用该方案。     

钢轨轨腰水平脆断敏感性评定

通过采用锯切口法测定了几种进口高强度钢轨轨腰残余应力，阐述了残余应力对轨腰水平脆断的影响。并以切口尖端应力强度因子Ｋ１和轨腰材料断裂韧性Ｋ１作为判据，对这些钢轨轨腰脆断敏感性进行了评定。     

钢桁梁桥主桁杆件厚板焊接残余应力空间分布试验研究

为研究某钢桁梁桥主桁杆件钢厚板焊接残余应力的空间分布规律,采用与实桥相同的材料和焊接工艺制作30 mm厚的对接焊试板,用局部逐层去除盲孔法对试板表层及内部残余应力进行测试,并对测量结果进行不确定度评定。试验结果表明:厚板表面焊接残余拉应力峰值位于焊缝附近区域,残余应力呈典型的拉-压分布趋势;内部横向残余应力在焊缝附近的分布状态为外拉内压,并且在上表层具有较大的应力梯度;内部纵向残余应力在焊缝附近为拉应力;随着距焊缝中心线距离的增加,纵横向残余应力皆开始逐渐减小,直至转变为压应力。     

降低50AT尖轨淬火残余应力的振动时效参数研究

研究目的:为研究降低50AT尖轨淬火后残余应力的振动时效参数,本文通过建立道岔直线尖轨有限元分析模型,使用Deform软件模拟出尖轨淬火后的残余应力分布,结合尖轨模态响应得到振动时效参数,并通过盲孔测应力评价方法对比分析模态时效参数与企业时效参数对尖轨振动时效后残余应力的消除效果,最终得到适合降低50AT尖轨残余应力的振动时效参数。研究结论:(1)尖轨轨头中频感应淬火完成后,尖轨轨头、轨腰分布着残余压应力,轨底分布着残余拉应力;(2)基于尖轨淬火后轨底中部残余应力集中、翘曲变形特性,以及尖轨的模态振型,得到支撑点位置、激振点位置及激振频率等振动时效参数;(3)采用本文得到的时效参数对尖轨进行振动时效处理,残余应力的平均消除比率为46. 6%;按照企业时效参数对尖轨进行振动时效处理,残余应力的平均消除比率为28. 8%;本文时效参数下对残余应力的平均消除率是企业现有时效参数下的1. 6倍,且时效时间仅为企业时效时间的1/4,可显著提高生产效率;(4)本文得到的振动时效参数可用于指导50AT尖轨感应淬火后残余应力的降低。     

大秦铁路重车线U78CrV钢轨锈蚀断裂原因分析

针对大秦铁路重车线U78CrV钢轨锈蚀断裂的问题,分析了钢轨锈蚀的原因,然后对不同材质钢轨的耐蚀及抗断裂性能进行试验研究,对钢轨断裂原因进行了探讨。试验结果表明:隧道漏水会导致局部钢轨轨底锈蚀;冬季使用含有Cl-的防冻液则会加剧钢轨的锈蚀;曾出现过断轨的U78CrV钢轨和其他材质钢轨相比有着相对较差的耐应力腐蚀性能及抗断裂性能;钢轨轨底在环境因素的影响下发生锈蚀并形成锈蚀坑,在钢轨内部拉应力(温度应力及残余应力)以及大轴重列车通过钢轨时产生的动弯曲应力的作用下,轨底锈蚀坑会成为应力集中点而形成裂纹源,当钢轨材质抗断裂性能不足时裂纹扩展较快,最终导致断裂。     

大跨度连续梁拱组合桥梁轨互制特征

为研究大跨度连续梁拱组合桥梁轨相互作用特征,以梅汕线上某(34+160+34)m刚架系杆拱钢箱连续梁组合桥为背景,采用理想弹塑性模型模拟线路纵向阻力,建立"轨-拱-梁-墩"一体化空间模型,对钢轨纵向力的分布规律进行分析,对是否考虑轨道作用下的主梁应力、梁端转角、墩底纵向反力进行比较。结果表明:连续梁拱组合桥远离固定支座的梁端处钢轨纵向力较大,其中最大伸缩应力达到114.0 MPa,在不设钢轨伸缩调节器时钢轨强度仍满足要求;轨道结构对温度荷载和制动力作用下的主梁应力影响较大;轨道结构对梁端转角及墩底纵向反力的分配亦有较大影响。     

预应力磨削工件表面残余应力的有限元分析

分析了在非预应力磨削及预拉应力磨削条件下工件表层残余应力的分布情况.首先应用非线性瞬态有限元法计算了工件在移动热源作用下的温度场;然后应用热弹塑性有限单元法计算了工件在热作用和磨削力耦合作用下的残余应力分布.计算结果表明预拉应力磨削能有效降低工件表层残余拉应力甚至可将残余拉应力转换为残余压应力,并分析了预应力磨削的作用机理.计算结果与实验结果基本一致.     

磁弹性法无损测试转向架残余应力分布的试验研究

利用磁弹性法研究了转向架构架焊接残余应力的分布和焊后热处理对焊接残余应力消除的影响,讨论了适合生产实际的焊后热处理条件.结果表明,焊缝区存在着高焊接残余拉应力,且纵向应力远大于横向应力,丁字形焊缝区产生应力极大值;焊后热处理能显著降低焊接残余应力,并且焊后热处理温度越高,消除效果越好,选择630℃、2.5 h进行焊后热处理时,残余应力平均消除率可达到56.6%.     

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。     

车体铝合金氩弧焊与搅拌摩擦焊残余应力研究

采用小孔法分别对氩弧焊及搅拌摩擦焊对6mm厚度的7020铝合金的对接试板的残余应力进行了研究。结果表明,两种焊接方法的焊接接头,纵向应力均大于横向应力,在对7020铝合金搅拌摩擦焊接接头以及氩弧焊接头中的纵向残余应力进行对比后,发现搅拌摩擦焊接头的纵向残余应力值要远远小于氩弧焊接头中纵向残余应力值。搅拌摩擦焊接头的最大纵向残余应力为50 MPa,而氩弧焊接头的纵向残余应力最大值已经达到了90 MPa。     

无缝线路钢轨纵向力及锁定轨温检测系统(NTS)的试用

介绍无缝线路钢轨纵向力及锁定轨温检测系统(NTS)的基本原理和系统组成,结合在济南局管京沪线和陇海线两处无缝线路上的试用结果,表明NTS实测无缝线路钢轨纵向力、锁定轨温与现场采用钢轨张拉器张拉施工的张拉力及锁定轨温,结果与现场实际锁定轨温相当吻合,获得了试用的成功.     

钢轨轨头三维应力有限元分析

应用有限元分析程序ANSYS5．5对60kg·m-1钢轨轨头接触应力和最大负弯矩截面的弯曲应力进行了分析计算，并给出在实际机车轮压作用下有关截面上的应力数值和分布规律，为今后研究钢轨轨头近表面区域缺陷的发展规律及预测伤损钢轨的使用寿命提供了依据。     

钢轨焊接接头平直度测量方法及效果研究

钢轨焊接接头平直度的测量一般采用电子平尺或钢板尺进行。根据中华人民共和国铁道行业标准规定,钢轨焊接接头平直度测量位置分别为轨顶面纵向中心线、轨头侧面工作边上距轨顶面16 mm处的纵向线。在实践中,由于钢轨轨头部位廓形由多个弧面衔接而成,因此,行业标准中对于钢轨焊接接头轨距角处纵向平直度测量尚无要求。轨距角是与车轮匹配的关键位置,其平直度直接关系到车轮运行的平顺性,通过对60N新廓形钢轨轨头廓形弧面和工作面平直度测量结果研究,提出钢轨焊接接头平直度测量的新方法——四位置测量法。对测量效果进行比较,为完善钢轨焊接接头外观质量测量标准及提高钢轨焊接接头质量提供参考。