基于断裂力学连续双块式无砟轨道裂纹扩展的研究

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1、ClassifiedIndex：U213．2+12U．D．C：625SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisResearchonCrackGrowthandFatigueLifeofContinuousdouble．．blockBallastlessTrackGrade：CivilEngineering2010Candidate：HaoYuanxingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：RoadandRailwayEngineeringSupervisor：Pro

2、f．LiuXueyiM缸2013西南交通大学四南父迥大罕学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密囱，使用本授权书。(请在以上方框内打“、／”)学位论文作者躲孙壶弓j日期：朋弓．铲·，7西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)将断裂力

3、学应用到连续双块式无砟轨道裂纹中，以判断裂纹失稳扩展；(2)应用内嵌裂纹模型建立了基于断裂力学的连续双块式无砟轨道有限元模型，计算了不同深度及不同长度的道床板裂纹在外荷载作用下的应力强度因子，并根据断裂准则判断裂纹的失稳扩展情况；(3)根据断裂力学的Paris疲劳扩展理论，对道床板裂纹的疲劳扩展寿命进行了初步探讨。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。

4、学位论文作者签名：神监幻日期：历，多．妒．，7西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要连续双块式无砟轨道作为长大混凝土结构物，受列车、温度等多种荷载的反复作用，不可避免地会出现大量的裂纹，而裂纹的出现及扩展会影响无砟轨道受力及耐久性，因此开展无砟轨道裂纹的扩展及疲劳研究有着重要的工程意义。本文以连续双块式无砟轨道为研究对象，以断裂力学作为裂纹扩展的理论依据，通过建立含裂纹的连续双块式无砟轨道有限元模型，对道床板裂纹的失稳扩展及其疲劳扩展寿命进行了较为深入的研究。根据国内双块式无砟轨道现场应用情况，介绍了双块式无砟轨道的主要病害，作为之一裂纹，分析了裂纹这一最为普遍的病害的产生原因，并对

5、其进行了系统的裂纹分类，进而确定本文所要研究的裂纹形式。以遂渝线双块式无砟轨道为例，通过建立基于断裂力学的连续双块式无砟轨道实体有限元计算模型，利用大型有限元通用软件Abaqus对计算模型进行了求解，计算了在轴向温度荷载、温度梯度及列车荷载作用下，裂纹在不同长度和深度时的应力强度因子，并根据断裂力学的断裂准则，判断裂纹的失稳扩展情况。计算结果表明：荷载的不同、裂纹形式的差异及裂纹开裂的程度均对裂纹的失稳扩展长度或深度有着很大的影响。轴向温度荷载的作用远大于温度梯度和列车荷载，贯穿裂纹的危害远大于表面裂纹。利用上述计算结果，并根据裂纹疲劳扩展理论的Paris公式，对道床板裂纹疲劳扩展寿命

6、进行了计算及探讨。结果表明：轴向温度荷载作用下道床板裂纹的疲劳扩展寿命远小于温度梯度和列车荷载的作用，其中列车荷载影响甚微。关键字：无砟轨道；裂纹；扩展；疲劳扩展寿命AbstractAsalongandhugeconcretestructure，continuousdouble．blockballastlesstrackwillappearlargeamountofcracksunderthecyclicloadsoftemperatureandtrain．However,theappearanceandgrowthofcrackswillaffectthestressandthedu

7、rabilityofballastlesstrack．Therefore，itisanimportantsignificanceforengineertostudyonthecrackgrowthandfatiguelifeofballastlesstrack．Takingcontinuousdouble．blockballastlesstrackastheresearchobjectandfracturemechanicsasthetheor