无缝钢轨纵向温度力的仿真分析与实验研究

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1、硕士学位论文无缝钢轨纵向温度力的仿真分析与实验研究TheStudyonSimulationAnalysisandExperimentofLongitudinalTemperatureForceinContinuousWeldedRail国家“十二五”科技支撑计划项目(NO．2011BAG05802—03)资助作者姓名：进盐遘学科、专业：扭越生9造区墓自动丝学指导教完成日号：师：呈!!Q垒Q墨昼塞9泣塾拯王盔查亘4熬拯垄Q!垒生Q墨旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology本论文由国家“十二五”科技支撑计划项目子课题“分布式钢轨应力监测技术及无线传感网系统研发”

2、CNO．2011BAG05802-03)资助完成，特此感谢!大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：丞丝铟垫丛自遏廑左的笾墓金堑盏塞坠丑窒作者签名：。：趁杰基透日期：二罂颦年—』一月上日大连理工大学硕士学位论文摘要无缝钢轨是由标准长度的单元轨条焊接在一起而

3、形成的长钢轨，它消除了钢轨接头，使列车运行更加平稳，大量应用在高速铁路。当轨温变化时，无缝钢轨内部将会产生纵向温度力，过大的温度力将引起钢轨的断裂或扭曲，对行车安全造成威胁。因此，准确掌握钢轨纵向温度力在钢轨内部的分布规律和变化趋势对钢轨的维护具有十分重要的意义。本文分析了钢轨纵向温度力的测量原理。利用应变电测法测量钢轨应变，通过钢轨纵向温度力监测系统获取数据，该监测系统主要由数据采集部分、数据传输部分和电源供给部分组成，然后利用应变数据解算钢轨纵向温度力。建立了无砟轨道三维有限元模型。以钢轨为主要研究对象，对钢轨纵向温度力进行仿真分析，利用高低温箱进行了钢轨纵向温度力模拟实验，在搭建的

4、钢轨温度力实验平台进行了钢轨纵向温度力采集实验。结果表明，仿真计算结果与实验结果的吻合较好，此仿真模型能够反应钢轨纵向温度力随轨温的变化情况。利用建立的模型，进行了多种工况的仿真分析。仿真分析了在纵向温度力作用下的钢轨纵向应变与垂向应变的关系，并在搭建的钢轨温度力实验平台进行了实验，仿真与实验结果表明由纵向温度力引起的垂向应变是纵向应变的．0．3倍；仿真分析了钢轨内部温度应力分布情况，结果表明轨腰处的纵向温度应力变化最为平缓，能反应钢轨所受温度力大小，轨底的纵向温度应力变化最大，扣件施加的扣压力对纵向温度力具有较大影响；仿真分析了温度力作用下钢轨断裂程度与其影响距离的关系，结果表明，在2

5、0。C温降载荷下，断裂10％的影响距离为480ram，断裂30％的影响距离为5670mm，断裂60％的影响距离为9450mm，完全断裂时的影响距离为19530mm，钢轨断裂程度越大，其纵向影响距离也越大。在某环行铁路和某城际铁路分别进行了钢轨纵向温度力现场实验。在某环行铁路对钢轨纵向应变和轨温进行了采集测试，结果表明采集的纵向应变和轨温误差都小于-+-5％。分别对各监测点的轨温、纵向温度力和锁定轨温变化量进行了分析，发现预留轨缝附近的纵向温度力有较大变化。在某城际铁路实验分析了纵向应变与轨温之间随时间相反的变化规律，监测并分析了两个月内监测点的轨温和温度力的变化趋势，发现纵向温度力由开始

6、时表现为拉力与压力相当，逐渐变为受纵向压力为主。关键词：无缝钢轨；纵向温度力；有限元仿真；应变法；轨温无缝钢轨纵向温度力的仿真分析与实验研究TheStudyonSimulationAnalysisandExperimentofLongitudinalTemperatureForceinContinuousWeldedRailAbstractContinuousweldedrail(CWR)isalongraillinewhichisweldedbystandardlengthrailtogether,whicheliminatestherailjointsSOthattrainsrunm

7、oresmoothlyandwhichiswidelyusedinhigh-speedrailway．Whentherailtemperaturechanges，CWRwillhavealongitudinaltemperatureforce，excessivetemperatureforcemayleadtorailbrokenorrailtwistedSthreatingtrafficsafety．Therefore，ithas