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。     

改变残余应力分布状态提高金属零件的可靠性

金属零件残余应力的大小和分布状态，对其疲劳寿命，尺寸稳定性影响很大。选用恰当的材料，采用合理的热处理工艺（表面感应淬火，整体加热淬火）和机械的强化处理措施（强化喷丸，振动时效），可以使零件表层产生很高的残余压应力，亦可以使零件残余内应力峰值大幅度下降，均化内应力分析，提高零件刚度。从而可制造成功高疲劳寿命和高尺寸稳定性的机车零件。     

我国高速铁路道岔尖轨廓形研究

对我国高速铁路道岔区钢轨运营现状进行总结分析,得出2种道岔区典型尖轨廓形。建立轮轨接触和动力学模型,分析尖轨廓形对应力分布特征和动力学性能的影响规律。分析结果表明:尖轨轨肩较低时将导致接触区域集中分布于非工作边侧,形成较高的应力水平,大幅增加产生接触伤损的风险,而采用设计廓形的尖轨应力水平较低,接触区域分布合理。尖轨廓形对道岔区动力学性能的影响较小,道岔区基本轨采用60N廓形可在一定程度上改善道岔区动力学性能。建议高速铁路道岔区尖轨、心轨机加工段廓形仍沿用现有尺寸参数,轨件非加工段采用60N廓形。     

机车柴油机油底壳的振动时效工艺

采用振动时效工艺替代热时效工艺,避免了热时效处理产生的工件变形问题,有效降低和均化了工件的残余应力,保证了油底壳的加工质量,提高了加工效率。     

浅谈振动时效工艺及其在货车检修中的应用

振动时效技术在国外被称为振动消除应力技术(VSR),它是消除金属结构中残余应力的一种新方法.大量的实验研究和应用研究证明:振动时效不但可以提高铸件或焊件的尺寸稳定性,而且可以较好地降低和均化焊件的残余应力,减少焊接裂纹,有效地提高焊件的疲劳寿命.     

高频冲击振动对焊接残余应力的影响研究

焊接工艺广泛运用在高速列车中,然而焊接工艺在应用中会在构件表面产生较大的拉伸残余应力,直接关系到安全运营。由于焊接构件存在较大拉伸残余应力,采用高频冲击振动的方法消除构件的焊接残余应力。首先采用Nd:YAG脉冲式激光设备对AISI 1045钢进行表面处理,制备具有初始拉伸残余应力的实验试样,用以模拟实际的焊接残余应力;然后采用电磁式激振器系统对试样局部区域进行高频冲击振动处理,并采用小孔法测试高频冲击振动前后试样的表面残余应力。结果表明:高频冲击振动处理后构件x、y轴向的平均残余应力的释放量分别为145.7、136.0MPa;高频冲击振动在消除构件焊接残余应力方面具有较好的效果。高频冲击振动处理方法能够被用来消除高速列车焊接构件的残余应力,具有一定的工程应用价值。     

高速道岔尖轨磨耗规律及对动力学性能的影响

研究目的:针对高速道岔尖轨的磨耗问题,目前高速铁路养护维修部门通过钢轨打磨、调整几何形位、更换钢轨件等措施进行定期整治,但多为基于工程经验和现场情况的被动性方法,整治效果并不显著,磨耗问题仍不断出现,无法从根本上彻底解决。因此,需要对道岔区轮轨相互作用关系进行深入研究,探明岔区钢轨磨耗的产生及发展规律,以及因磨耗引起的列车过岔动力学性能演化规律,从而有针对性地提出科学、合理的整治方法。研究结论:(1)随着道岔服役时间的增长,转辙器尖轨和基本轨的磨耗均不断加重;(2)直尖轨垂向磨耗情况较曲尖轨严重,两者垂向磨耗均是随着断面不断加宽呈现先增后减的趋势,分别在顶宽35 mm、50 mm断面位置最为严重;直、曲基本轨垂向磨耗均是随着断面的加宽总体呈减小的趋势;(3)曲尖轨侧磨情况明显较直尖轨严重,两者均是从3 mm宽断面开始呈现先增后减的趋势,直尖轨在顶宽5 mm断面位置侧磨最严重,曲尖轨在顶宽20 mm断面位置侧磨最严重;直、曲基本轨的侧磨程度基本相当且数值均较小;(4)随着尖轨磨耗程度的加剧,将会一定程度地导致轮轨动力相互作用的增大,进而提升了安全运行风险,但对车体振动加速度等舒适性指标则影响较弱;(5)本研究成果可为高速道岔设计、施工和运营维护提供一定参考。     

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%.     

高速道岔尖轨断裂对道岔状态影响的试验研究

研究目的:尖轨是高速道岔结构中的核心部件,运营过程中尖轨需承担复杂荷载,且无扣件系统扣压,其可靠性备受关注,一旦发生断裂对行车安全的影响尚不清晰。本文提出一种模拟尖轨断裂的试验方法,以用量最多的18号道岔的直尖轨为试验对象,获得尖轨不同位置断裂对道岔区几何状态的影响规律。研究结论:(1)尖轨在第一、二牵引点间断裂时尖轨始终与基本轨密贴,断缝处无明显错动,扳至反位时断缝前端尖轨(尖轨尖端一侧)仍与基本轨密贴,未形成轮缘槽,侧股无法正常开通;(2)尖轨在第二、三牵引点断裂时断缝处错动量为1.3 mm,扳至反位时断缝处轮缘槽宽度满足要求,侧股可正常开通;(3)尖轨在第三牵引点后端2 m位置断裂时断缝处错动量为1 mm,扳至反位时断缝后端尖轨(尖轨跟端一侧)无牵引力,轮缘槽宽度不足,侧股不能开通;(4)尖轨在第三牵引点后端6 m位置断裂时断缝处错动量为2.3 mm,扳至反位时侧股可正常开通;(5)尖轨断裂后内部应力释放、支承条件发生变化,断缝前后尖轨转换位移不协调,使得转换阻力变化无明显规律可循,难以由转辙机阻力信息判断尖轨是否发生断裂及其位置;(6)本研究可为进一步尖轨断裂理论分析及判断方法研究奠定基础,也可为道岔运营安全评估提供参考。     

振动时效新工艺在电力机车焊接件上的试验和应用

本文阐述振动时效新工艺在机车焊接件上的试验和应用。试验表明,该工艺消除工件残余应力效果好,操作方便,耗能低,周期短,适用范围广,有显著的经济效益。     

铁路道岔转辙机安装装置故障分析

针对道岔转辙机安装装置与尖轨连接处的尖端铁出现断裂故障的问题,采用现场测试结合有限元仿真的方法对故障原因进行分析研究.通过对道岔及转辙机安装装置进行三维建模和有限元模态分析,结果表明,道岔及转辙机安装装置系统一阶模态与实测得到的斥离侧基本轨响应频率接近,判断道岔斥离轨的振动响应引起转辙机安装装置共振是造成转辙机安装装置...     

高速铁路路基压实过程中的空间动力响应

依托京雄（北京—雄安）高速铁路路基工程,采用现场试验和数值模拟相结合的方法,分析了压路机振动荷载作用下高速铁路路基动力响应特性与演化规律。结果表明：压实过程中沿振动轮宽度方向轮缘下方土体竖向压应力较大,而振动轮中间部位竖向压应力较小且分布较为均匀;土体竖向加速度、速度沿深度方向或水平方向的衰减规律大致相似,竖向加速度的衰减呈现更明显的规律性;压路机激振力频率、激振力幅值、速度和土体弹性模量在不同参数水平下衰减规律相似,但衰减速度与影响深度不同。     

高应力分布结构的齿轮加工工艺优化研究

针对一种使用高淬透性材料制造的具有高应力集中的齿轮,进行热处理工艺研究,研究不同的淬火温度下齿轮的芯部硬度、芯部组织、钻孔加工的效率以及钻孔处表面的残余压应力分布。试验表明,可以通过优化工艺参数,得到既符合验收标准,又便于钻孔加工,有利于表面残余压应力分布的加工工艺。     

超声波冲击消除钢结构桥梁焊接残余应力的试验研究

根据重庆市江津观音岩长江大桥各梁段和锚拉板的施工制作工艺,以足尺比例制作3个索梁锚固区域锚拉板与工字型截面主梁的连接试件,进行超声波冲击消除钢结构桥梁焊接残余应力的试验研究.结果表明:焊接后,各焊缝存在着相当大的焊接残余应力,很多焊缝平行焊缝长度方向的焊接残余应力在300 MPa(拉应力)以上.实施超声波冲击后,熔透角焊缝X方向的焊接残余应力平均下降50%以上,Y方向平均下降60%以上;丁字型接头焊缝X方向的焊接应力平均下降89.7%,Y方向平均下降96.5%;有些测点的焊接残余应力从拉应力变为压应力.可见,超声波冲击可大幅度削减焊缝的焊接残余应力的峰值(尤其是对高焊接残余应力的焊缝),并能使焊接应力的分布更趋合理化,明显改善锚拉板区域的受力状态,有利于提高焊缝的疲劳强度.     

钢轨用空冷贝氏体钢性能及组织的研究

本文对所制定的两组成分空冷贝氏体钢的力学性能、显微组织进行了实验室研究.两组钢采用50 kg真空感应电炉冶炼,经锻造、空冷至室温后,加工成所需各种试样.拉伸试验结果表明,试验钢的抗拉强度分别为1 280 MPa,1 337 MPa,塑性指标为16%,强韧性配合明显高于普通及淬火珠光体钢轨钢;U型缺口冲击韧性则分别为20 J*cm-2,46 J*cm-2;第二组成分钢的低温(-20℃)断裂韧性(KIC)为42 MPa m1/2.透射电镜分析表明,两组空冷贝氏体钢中含有铁素体板条以及板条间的残余奥氏体膜,并且可在铁素体板条中观察到贝氏体基元.最后本文认为,所设计的两组空冷贝氏体钢的强韧性配合优于淬火珠光体钢轨钢,可用于制造钢轨及AT尖轨等道岔部件.     

一次加热AT轨跟端锻造工艺研究

对采用60AT(矮型特种断面)轨制造的60 kg/m钢轨道岔尖轨跟端模锻工艺进行了研究,结合50 000 kN锻造设备,提出了三工位一火锻造新工艺,在模具设计上大胆创新,按照不同的工位参数进行计算,设计出跟端模锻模具,并对每个工位的加热温度进行实践研究,通过现场工艺试验,锻造出毛坯跟端。经过锻造温度和工位参数的实践检验,锻造出符合标准要求的高质量产品。应用此工艺锻造的尖轨跟端产品经多次改进成型后,其外观质量、项点尺寸、机械性能、内部组织等均符合道岔制造验收标准要求。     

铁路道岔转辙器部件轮轨两点接触计算方法研究

根据基本轨与尖轨的相对位置及轨下支撑方式,分析车轮与转辙器钢轨的接触特性,在考虑尖轨与基本轨相对运动的基础上,提出铁路道岔转辙器部件轮轨两点接触的计算方法,以18号单开道岔为例,对比分析了标准和磨耗车轮LMA踏面与钢轨匹配时的轮轨接触特性,验证两点接触计算方法的正确性和可行性。研究表明:车轮踏面磨耗后,轮轨接触点位置更多的位于尖轨轨距角附近,会增大尖轨的侧面磨耗;车轮踏面磨耗会导致轮载转移的位置后移,增大车辆进入道岔时轮对蛇形运动的距离和幅度,进而导致横向轮轨动力相互作用的增大;磨耗后的车轮踏面,其轮轨两点接触的可能区域分布较为分散,可能造成轮轨接触点的无规律跳跃,从而引起较大的轮轨冲击振动作用。     

钢轨的振动及其模态分析

通过对钢轨进行模态分析来研究钢轨的振动.对比分析了不同刚度扣件下钢轨的自振频率.通过研究钢轨自振情况下的应力分布来寻找更好的轨道减振措施.结果表明:扣件刚度越大钢轨的自振频率越大,但是变化不大;钢轨振动时其轨腰处应力较大,尤其是扣件位置.因此,研究通过在钢轨上采取措施来实现减少轨道振动这一方面的课题时,建议应将重点放在研究减少钢轨轨腰的振动上.     

地铁曲线尖轨道岔不可逾越速度动力分析

研究目的:为研究地铁曲线尖轨道岔的不可逾越速度,本文以地铁9号曲线尖轨道岔为例,基于轮轨接触几何算法和车辆-道岔系统耦合动力学仿真计算,在综合考虑车辆侧向过岔时的安全性及平稳性的基础上确定曲线尖轨道岔的不可逾越速度,以期为列车折返能力的提高和城际轨道交通道岔的设计提供技术支持与储备。研究结论:(1)在尖轨顶宽40 mm时标准LM车轮型面与轨道接触点分布已经过渡到尖轨上,而磨耗状态LM车轮型面与钢轨的接触点分布可能在基本轨上或者尖轨上,轮载过渡位置延后;(2)车辆过岔时主要以车体横向加速度为控制指标确定不可逾越速度,因此在地铁车辆运行过程中可对车辆横向加速度进行实时监测,作为车辆运行安全性和平稳性的监测指标;(3)标准LM车轮型面时地铁9号曲线尖轨道岔的不可逾越速度为50 km/h,磨耗状态LM车轮型面时9号曲线尖轨道岔的不可逾越速度为45 km/h;(4)通过提高地铁车辆ATP顶篷速度来提高ATO速度,可缩短发车时间间隔,提高列车运行速度和对运量的储备;(5)通过对地铁曲线尖轨道岔不可逾越速度的分析,可对地铁车辆运行安全性和平稳性进行监测,并针对列车行车间隔加密后可能引起折返能力不足的问题,为道岔提速研发提供理论支持。     

不同车速振动下管片位移对比分析

采用弹性地基梁板模型,得到两种列车时速下的轨下激振力。建立土体和盾构隧道三维数值模型,对比计算和分析了不同速度列车振动作用下盾构隧道管片位移规律。结果表明:在列车振动荷载作用下,管片节点位移呈现类似正弦分布的规律,左线管片发生逆时针旋转,右线管片发生顺时针旋转;当列车交会通过双线隧道时,左右线管片节点位移近似呈对称分布;车速越大,管片的最大位移越大。