鋼軌矯直過程中應力演變規(guī)律及其影響因素的研究.pdf

1、目前,隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,鐵路運輸業(yè)正向著重載、高速的方向發(fā)展,因此就對鋼軌的質量提出了更高的要求。影響鋼軌質量的兩個重要因素就是鋼軌矯后平直度以及矯后鋼軌內(nèi)部殘余應力分布。近年來,國內(nèi)外對鋼軌的研究表明,鋼軌內(nèi)部的殘余應力分布不僅影響了鋼軌的矯后質量,還影響鋼軌的使用性能。
　　本文主要以彈塑性變形理論為基礎,采用有限元模擬軟件ABAQUS及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)應力-應變曲線,建立了鋼軌矯直的三維平立復合矯直有限元模型和雙交錯矯直有限元

2、模型,分別針對鋼軌的平立復合矯直及雙交錯矯直的對比分析,說明了應力演變規(guī)律以及殘余應力的形成機理。而就平立復合矯直而言,探索分析了60kg/m、75kg/m兩種鋼軌軌型及余熱淬火形成的初始應力對鋼軌中縱向應力的演變規(guī)律的影響。
　　研究結果表明:在標準矯直規(guī)程,即水平輥20.9mm-13.2mm-5.6mm-5.4mm,立輥13mm-8mm-3.5mm條件下,針對采用平立復合矯直和雙交錯矯直兩種矯直方式,鋼軌矯直內(nèi)部應力分布規(guī)律為

3、在第Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ矯直變形區(qū)內(nèi)沿高度方向從軌頭到軌底由壓應力逐步過渡到拉應力,在第Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ矯直變形區(qū)內(nèi)是從軌頭到軌底由拉應力過渡到壓應力,矯直后軌頭、軌底為殘余拉應力,軌腰出現(xiàn)拉壓相間的應力,在滿足平直度的前提條件下,雙交錯矯直下的應力值比平立復合矯直下的應力值要小,且在兩種矯直方式下,均形成了“拉-壓-拉”的新的應力狀態(tài);就不同鋼軌軌型、不同初始應力對鋼軌縱向應力影響的而言,研究結果表明:75kg/m的鋼軌在矯后比60kg/m鋼軌的

4、殘余應力要大,軌頭相差220MPa、軌底相差16MPa,軌腰處相差僅0.7MPa;通過對鋼軌加載初始應力與不加初始應力進行對比分析可知,初始應力對鋼軌矯后殘余應力影響不顯著,計算結果分析表明其應力值不存在幾何代數(shù)的疊加關系。
　　依據(jù)材料力學理論,對鋼軌矯直過程中矯直力進行了理論計算,與計算機模擬結果與現(xiàn)場實測值進行了對比分析,分析結果表明:第4矯直輥上矯直力最大,為1521KN,這與現(xiàn)場實測相一致,為今后鋼軌矯直工藝的優(yōu)化提供科