钢轨波浪磨耗形成原因及预防

阐述了在列车荷载作用下，由于钢发内残余应力的变化，使轨头边缘区产生塑性注及轨头表面产生接触疲劳，从而导致负波形磨耗。     

钢轨磨耗型波磨计算模型与数值方法

分析了国内外铁路钢轨波浪形磨损理论模型,提出了车辆轨道垂、横向耦合动力学、轮轨滚动接触力学和钢轨材料摩擦磨损模型为一体的钢轨磨耗型波浪形磨损计算模型,发展了相应的数值方法。模型中车辆结构和轨道下部结构被简化成等效的质量、弹簧和阻尼系统,钢轨用Euler梁代替,并考虑它的垂向、横向弯曲变形和扭转变形,利用修改的Kalker三维弹性体非Hertz滚动接触理论和相应的数值方法计算轮轨蠕滑力和摩擦功,假设材料单位面积磨损量正比于轮轨接触面摩擦功密度。利用该模型和相应的数值方法分析了几个磨耗型波磨情况,结果表明该模型可以模拟轨道多种缺陷(轨缝、扁疤、凹坑、轨枕间距、随机不平顺等因素)引发的钢轨磨耗型初始波磨和发展规律,可以模拟由于钢轨在机械加工或打磨过程中形成的初始波磨的演化过程,可以通过改善轨道特性来消除或减少波磨的发生和发展。     

桥梁结构钢裂纹塑性区的研究及应用

为了研究裂纹塑性对裂纹扩展的影响,利用工程简化算法、应力函数法、扩展有限元法对桥梁钢裂尖塑性区的尺寸和形状分别进行了计算;由于平面应力和平面应变情况下尾迹场循环塑性的特性不同,利用不连续扩展有限元对两种情况下尾迹场的循环塑性和塑性累积进行了模拟分析,探讨了裂尖塑性区、循环塑性区的形成和尾迹场产生压应力的机理.研究结果表明:裂尖塑性区尺寸与应力水平（名义应力与屈服极限的比值）的平方成正比,当应力水平大于0.4时,裂尖塑性区尺寸需要考虑应力水平的影响;裂尖塑性区的形状以蝶形向前伸展,使裂纹尾迹场免受裂尖高应力场的拉伸作用,有利于裂纹闭合;裂尖塑性区存在材料的逆向流动,在循环塑性区裂纹表面的塑性累积产生压应力效应有利于裂纹提前闭合,这种塑性诱发的裂纹提前闭合对研究变幅加载、过载引起的裂纹扩展滞后有重要意义.      

波形轨成因分析

本文提出波形轨是由于波动的车轮动荷载超过钢轨安定极限在钢轨上造成与波动相应的塑性变形而形成的。采用迭合梁模型计算出了轮轨接触力频谱图,发现共振频率和实测波形轨波长之间存在着对应关系;应用塑性理论的 Melan 定理计算了钢轨的安定极限,并用三维光弹实验验证理论计算的结果。     

I型平面应力有限宽裂纹板弹塑性分析

采用线场分析方法对受单向均匀拉伸的理想弹塑性Ｉ型平面应力有限宽中心裂纹板条进行了分析，完全放弃了小范围屈服条件，得出了塑性应力场，塑性区长度，弹塑性边界单位法向量在裂纹线附近足够精确的解答。当板宽趋于无限大时，即可得到相应的无限大裂纹板的解答。     

破碎围岩偏压隧道合理施工方法研究

破碎围岩段偏压隧道施工时,较多采用双侧壁导坑法,预留核心土对在开挖过程中隧道的围岩变形和支护受力有很大影响,对隧道围岩稳定性起着至关重要的作用.针对重庆境内的某浅埋偏压隧道在施工中的合理工法和安全性保证问题,系统比较分析了上下台阶法施工和预留核心土施工对隧道围岩的应力场、位移场、塑性区和支护结构内力影响.通过计算结果表明,预留核心土施工具有明显的优点,其不但减小了隧道围岩的净空位移,控制了塑性区的发展,而且改善了支护结构的受力,使其更加趋于均匀合理.研究成果与现场施工实际相吻合,为偏压破碎围岩隧道开挖实践提供了理论分析依据.     

高速铁路道岔设计关键技术

基于道岔轮轨多点接触关系,建立了高速道岔动力分析理论,并设计出适合我国高速道岔的相离式半切尖轨平面线型、心轨水平藏尖结构、尖轨短过渡顶面轮廓和弹性均匀的岔区轨道刚度.为解决无缝道岔转换卡阻问题,在考虑长大轨件纵横向协调变形的基础上,研发了适应大伸缩量的转换锁闭机构、既可有效传递纵向力又可保持道岔平顺性的尖轨及心轨跟端结构和适用于有砟和无砟轨道基础的扣件系统.为控制长大轨件转换不足位移,确保道岔的高平顺性和锁闭可靠性,运用有限单元法进行长大轨件及双肢弹性可弯心轨结构的转换设计,研制出新型辊轮滑床台,并优化了转换牵引点布置及其动程设计.     

Ⅰ—Ⅱ复合型平面应力裂纹光塑性实验研究

用聚碳酸酯中心斜裂纹板试样,进行了Ⅰ－Ⅱ复合型平面应力裂纹光塑性实验。文中描述了裂纹的起裂过程,测量了裂纹扩展方向上的塑性剪应变,得到了塑性剪应变分布曲线。     

高速道岔辙叉区轮轨接触不平顺

为揭示高速道岔辙叉区不平顺特性,通过分析心轨、翼轨的结构特点,采用最小距离搜索法,建立了辙叉区轮轨接触计算模型,并以350 km/h客运专线42号高速道岔为例,分析了不同藏尖结构和车轮踏面的轮轨接触不平顺规律.结果表明：不平顺最大值出现在轨距测量点由翼轨向心轨转移处和轮轨接触点由翼轨向心轨转移处;同一种藏尖结构和车轮踏面,横向不平顺远大于竖向不平顺;采用水平藏尖结构并分别在心轨顶宽10.0,15.0,35.0 mm处降低10.0,3.0,0.0 mm,能有效控制不平顺;随着列车运行和车轮磨耗,不平顺会出现横向增大、竖向减小的现象.     

无砟轨道路基不均匀沉降区高速列车动力特性

为研究路基不均匀沉降对无砟轨道损伤及高速列车动力响应的影响，基于混凝土塑性损伤理论，建立了可考虑无砟道床混凝土损伤行为的车辆-无砟轨道-路基耦合动力学模型，并与线弹性模型计算结果进行对比，分析路基不均匀沉降波长、幅值及行车速度对高速列车动力学特性的影响.结果表明：路基不均匀沉降会造成无砟道床损伤，塑性损伤模型计算结果更能反映轨道服役状态；在各车辆动力学指标中，车体垂向加速度受路基沉降幅值影响最大；车辆动力学响应对波长20 m以下的路基不均匀沉降较为敏感，应对其重点关注；行车速度的增大会增加车辆动力响应，使轮轨作用力明显提升，车辆平稳性指标呈现接近线性的增长趋势.     

隧道开挖支护塑性区范围的影响因素分析

从弹塑性理论出发,建立了圆形隧道在开挖支护时的塑性区半径解析公式,从实测锚杆轴力角度分析了塑性区半径大小,验证了锚杆支护效果;并定量分析了围岩力学参数和支护抗力的变化对塑性区大小的影响,结论对隧道监控量测和动态设计、施工具有一定的指导和借鉴作用。     

基于应变梯度的微切削第一变形区几何分析模型的研究

应用应变梯度塑性理论构建了微切削第一变形区的力学模型,在此力学模型的基础上提出了第一变形区几何尺寸的分析预测方法和影响因素,得出当材料的内禀长度l越小,即材料相对均匀时,第一变形区厚度赿小.当切削厚度增大时,第一变形区的长度增大.设计了正交切削实验来验证模型的有效性,实验结果表明随着进给量的增大,第一变形区厚度减小而第一变形区的长度反而增大.     

高速铁路无砟轨道关键设计参数动力学研究

应用列车-线路耦合动力学理论,分析了高速铁路无砟轨道关键设计参数,包括设计轮重、疲劳检算轮重、轨道合理刚度、路桥过渡段路基面支承刚度、路基不均匀沉降、轨面变形折角及钢轨挠度变化率.结果表明:设计轮重可取为静轮重的3.0倍;疲劳检算轮重系数可取为1.50;轨下基础刚度的合理范围为20～30 MN/m;路桥过渡段路基面支承刚度的合理值为500～1 000 MPa/m;路基不均匀沉降幅值、轨面变形折角和钢轨挠度变化率应分别控制在波长的1.0‰、1.5‰及0.3 mm/m以下.     

接头区轨面短波不平顺与P1、P2力关系的试验研究

通过测试接头区轨面平顺性状态不同的两测点的轮轨力,研究分析轨面短波不平顺与高频瞬时冲击力P1、低频冲击力P2之间的关系.在对轨面不平顺数据进行小波分析和三分之一倍频分析得出不平顺差异的基础上,对两测点的P1、P2力进行对比分析.研究表明:轨面短波不平顺是引起轮轨力变化的主要原因;在轨面平顺性状态较好时P1、P2力大小相当,当轨面短波不平顺状态较差时P2明显大于P1;因此轨面短波不平顺状态的恶化主要对P2力产生明显影响,而对P1力影响则相对较小.     

EQD180N-20型发动机进气不均匀性分析

进气管作为进气系统中的一部分，对多缸发动机的进气不均匀性有重要的影响．进气管内的流动损失和压力波动是影响各缸进气不均匀的主要原因．文中采用AVLFIRE软件建立EQD180N-20型发动机进气管的三维仿真模型，并进行了稳态和瞬态流动模拟计算．根据计算得到的流场，对引起进气不均匀性的原因进行了分析，计算了进气不均匀度，对进气不均匀性进行了评价．     

火灾下外伸端板连接的局部屈曲

为深入揭示端板及加劲肋厚度对节点在火灾下失效模式的影响,采用弹塑性理论对端板承拉区的受力状态进行了分析,得到了形成2组及1组塑性铰的条件,并用非线性有限元分析方法进行了验证．研究表明,端板较薄时,随温度升高,将在其承拉区形成2组塑性铰,产生塑性弯曲大变形,导致梁的大转动和受压翼缘严重局部屈曲;端板较厚且加劲肋较薄时,将形成1组塑性铰,加劲肋屈曲导致节点失效．火灾下节点塑性铰形成的条件与常温下相同,但破坏方式更多地表现为严重的局部屈曲．因此,应适当增大端板及加劲肋厚度,以防止或减少局部屈曲的发生。提高节点的耐火极限．     

黄土路基高边坡稳定性分析及生态防护技术研究

传统的黄土路基高边坡易受地表水的影响而产生剥落、崩塌、不均匀沉降等病害,且其防护手段主要采用圬工结构,其严重影响路侧美观。为此,依托山西某高速公路的工程实例,利用数值模拟手段分析黄土路基高边坡的塑性区及竖向位移分布情况,评价其整体稳定性;并有针对性地制定了土工格室生态防护方案,利用现场观察手段对防护效果进行全面评价。研究成果对类似工程具有较强的参考价值。     

混凝土离析与泌水的流变分析

混凝土离析现象使混凝土结构不均匀，出现孔洞和蜂窝状结构，严重的离析使混凝土结构明显分层，大大降低了混凝土结构的强度和使用性能。本文从流变学的角度出发分析和阐述了影响塑性混凝土发生离析现象的相关因素，并结合具体的施工情况，提出相应的预防措施。     

索塔锚固区“U”形环向预应力伸长量不均匀性探讨

大吨位小半径"U"形环向预应力在混凝土斜拉桥锚固区中得到了较为广泛的应用,但目前的研究只是定性地认为钢铰线伸长量和受力存在不均匀性,不均匀的程度并未研究清楚。在前人的基础上,笔者设计了一种不均匀性的测试方法,借助统计手段,通过梅溪河斜拉桥索塔锚固区足尺模型试验研究了小半径"U"形环向预应力伸长量不均匀性和由此引起的预应力钢筋受力的不均匀性,研究认为小半径"U"形环向预应力伸长量和受力不均匀存在必然性,且群锚中钢铰线根数越多,这种不均匀程度越严重,张拉控制应力限值不宜再按现行桥梁设计规范取值,应适当降低。     

跨座式单轨列车走行轮轮胎的不均匀磨损

为了优化跨座式单轨列车走行轮轮胎不均匀磨损性能，在运行工况分析基础上建立了走行轮轮胎有限元模型；结合走行轮磨损特性评价指标，建立了一套新的走行轮磨损间接评价方法，该方法以侧偏角和侧倾角为设计变量，通过探索走行轮轮胎侧偏角、侧倾角及其组合对走行轮轮胎磨损与不均匀磨损的影响对车辆二系悬挂参数进行优化，减轻走行轮轮胎磨损. 研究结果表明:优选前，转向架（以前转向架为例）中前、后排走行轮轮胎侧偏角分别为0.5°、0.3°、?0.4°、?0.2°；优选后，转向架中前、后走行轮轮胎侧偏角为0.2°、0.2°、?0.2°、?0.2°；车辆结构参数中二系悬挂横向刚度、垂向刚度对走行轮各轮胎不均匀磨损的影响较大，且选取合适的参数值在一定程度上能够减轻走行轮各轮胎不均匀磨损.