最新第7章-轨道结构力学分析教学讲义PPT课件.ppt

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1、第7章-轨道结构力学分析本章重难点1.轨道结构力学分析的目的是什么？轨道结构承载力的计算包括哪三方面？2.轨道结构垂向受力分析及计算方法3.曲线轨道横向受力分析2021/8/182第一节概述轨道结构力学分析：轨道结构力学分析，就是应用力学的基本原理，结合轮轨相互作用理论，运用设计模型来进行分析。应用力学的基本原理，在轮轨相互作用理论的指导下，用各种计算模型来分析轨道及其各个部件在机车车辆荷载作用下产生应力、变形及其他动力响应。2021/8/183一、垂向力静载：自重+载重动载：附加动压力（动力附加值）1）机车车辆构造与状态原因引起：a）车轮扁瘢、擦伤——冲击荷载；b）车轮不

2、圆顺——冲击2）轨道构造与状态引起：a）接头——冲击b）焊缝——冲击c）轨道不平顺3）机车车辆在轨道上的运动方式引a）蛇行——偏载b）曲线——偏载垂向力的主要组成部分是车轮的轮载2021/8/1872、确定垂向力的方法1）概率组合：用概率组合的方法将上述诸原因引起的垂向力组合起来，求得概率为最大的垂向力。这方法是前苏联学着把由弹簧振动、轨道不平顺、车轮单独不平顺、车轮连续不平顺等原因引起的各垂向力用概率组合起来求得最大值。2021/8/188（2）速度系数法确定垂向力左侧的系数分别可由实验或计算来确定，这将在后面的轨道强度计算中详细介绍。2021/8/1893）计算模型图为

3、复杂车辆一轨道模型，利用这种模型可以计算车辆通过轨道时，因轨道不平顺或车轮扁瘢或钢轨低接头等原因产生的垂向力。这种方法日益受到大家的重视。2021/8/1810二、横向水平力1、定义：轮缘作用在轨头侧面的横向水平力2、产生原因导向力——最主要的原因蛇行力曲线上未被平衡的离心力轨道方向不平顺图7-1轮轨之间作用力2021/8/1811三、纵向水平力1）爬行力——钢轨在动载作用下波浪形挠曲2）坡道上列车重力的纵向分力3）制动力——9.8Mpa4）温度力5）摩擦力纵向分力2021/8/1812第三节轨道结构竖向受力分析及计算方法准静态计算方法：1）轨道强度静力计算；2）轨道强度动

4、力计算——准静态计算；3）轨道各个部件强度检算。计算在垂直动荷载作用下，各部件的应力2021/8/1813一、轨道静力计算计算模型：有两种1）连续弹性基础梁模型；2021/8/18142）连续弹性点支承梁模型2021/8/1815弹性基础梁法钢轨：支承在弹性基础上的无限长梁垫板＋轨枕+道床+路基=弹性基础符合Winkler假设2021/8/1816Winkler假定作用于弹性基础单位面积上的压力，和压力所引起的沉陷之间成直线比例关系。2021/8/1817（1）基本假设1）钢轨与车辆符合标准要求；2）钢轨是支承在弹性基础上的无限长梁；3）轮载作用在钢轨对称面上，两股荷载相等

5、；4）两股钢轨分开计算；5）不考虑轨道自重。2021/8/1818（2）基本参数12021/8/1819反映轨道基础弹性的参数了解基础弹性的特点道床系数钢轨支点刚度系数钢轨基础弹性系数2021/8/18201、道床系数C定义：作用在道床单位面积上使道床顶面产生单位下沉的压力。单位：2021/8/18212021/8/18222、钢轨支点弹性系数D定义：使钢轨支点顶面产生单位下沉而作用在钢轨支点顶面上的钢轨压力。公式：单位：支点刚度2021/8/18233、钢轨基础弹性系数k定义：使钢轨产生单位下沉而必须作用在单位长度钢轨上的压力。公式：单位：2021/8/1824（3）计算

6、公式推导钢轨在集中荷载作用下发生挠曲变形2021/8/1825由材料力学可知：2021/8/1826根据Winkler假定得：（1）2021/8/1827推导过程通解为：应用欧拉公式最后得：2021/8/1828钢轨挠度y等2021/8/1829单轮载作用下计算y、M、R公式钢轨挠度钢轨弯矩轨枕反力2021/8/1830多个集中轮载作用下计算公式2021/8/1831二、轨道动力响应的准静态计算三个系数：1）速度系数2）偏载系数3）横向水平力系数Quasi-static2021/8/18321、速度系数牵引种类速度系数计算轨底弯曲应力用计算轨道下沉及轨下基础部件的荷载及应力

7、用内燃电力蒸汽R,yM2021/8/18332、偏载系数2021/8/18343、横向水平力系数定义：轨底外缘弯曲应力与轨底中心弯曲应力的比值。公式：线路平面直线曲线半径（m）600500400300横向水平力系数f1.251.451.601.701.802.02021/8/18354、准静态计算公式2021/8/1836动力计算方法：准静态计算步骤：1）计算静态情况下的y、M、R2）计算系数3）计算准静态的yd、Md、Rd4）各部件强度检算2021/8/1837轨道各部件的强度检算准静态计算方法1)静力计算y,M