W1型弹条扣压力与疲劳性能的试验研究

W1型扣件弹条是高速铁路无砟轨道常用的弹条之一,高速铁路弹条在实际工作时受到反复多变的荷载作用,其强度会逐渐变化并发生疲劳破坏.以W1型弹条为列,首先,将W1型弹条的原材料60Si2 MnA弹簧钢加工成试验所需试件进行静力拉伸试验;其次,对W1型弹条进行应变电测试验测出弹条各部位的应力变化;最后,通过MTS810伺服液压试验机对W1型弹条施加三种不同的循环荷载工况,研究弹条在循环荷载作用下其扣压力和中端圆弧位移的变化规律.通过试验数据拟合出弹条中端圆弧位移和扣压力的函数方程式.结果 表明:弹簧钢的屈服强度为1600 MPa,抗拉强度为1900 MPa.弹条内侧圆弧应力值最大也是最易断裂的位置和25 kN是弹条的最佳安装预压力,随着疲劳荷载的循环次数增加,弹条扣压力与中端圆弧位移呈反相关系,弹条在5、7.5、10 kN循环荷载作用下的疲劳寿命分别为82万、19万、7万次.     

W300-1型扣件弹条疲劳寿命的预测和评估

为有效评估和预测W300-1型扣件弹条在实际工作状态下的疲劳寿命,综合考虑弹条材料的弹塑性力学特性及复杂接触关系,建立有限元模型;分析弹条在不同安装扭矩下的受力情况,并用数字图像相关(DIC)测试结果予以验证;基于京沪高铁实测轮轨力时程曲线,施加等效循环疲劳载荷谱,结合弹条材料应变-寿命曲线,预测弹条疲劳寿命;分析安装...     

地铁扣件Ⅲ型弹条的弹塑性疲劳性能分析

地铁Ⅲ型扣件系统主要是通过弹条趾端变形产生的扣压力来紧固铁轨,扣件系统弹条处于复杂的应力状态,在服役过程中往往达不到预期寿命过早断裂。为了研究弹条的弹塑性疲劳性能,根据扣件系统实物尺寸建立了有限元模型,进行了静力学分析,得到了弹条的弹性系数为1.06 k N/mm,验证了模型的可行性。在此基础上建立了两种弹塑性疲劳模型对弹条的寿命进行了预测和分析,其中模型1采用Neuber塑性修正的弹性有限元法,模型2采用弹塑性有限元法。结果表明,为避免弹条与铁垫板插孔由线接触变为点接触而产生应力集中,弹条小圆弧内侧与铁垫板距离D应不小于7 mm;在钢轨位移循环荷载下,两种模型计算得到的弹条疲劳寿命分别为2.449×10⁹次和6.081×10⁸次;随着钢轨位移差的增大,弹条的寿命急剧下降,为满足500万次不破坏的标准,钢轨位移差应不超过4 mm,危险点处应力比应大于0.6;在相同次数的疲劳荷载循环下,随着初始安装扣压力的增大,危险点处的损伤值也越大,当扣压力超过13 kN后,最大损伤值增长速率明显增大。     

钢管输电塔K型节点疲劳性能试验研究

钢管输电塔受到风荷载的作用,需对塔中K节点U形插板连接结构的疲劳性能进行试验研究,文章通过对塔中K节点模型的试验,研究了该节点的疲劳性能.试件在静载和循环荷载作用下的应变曲线表明,在试验过程中,荷载和应变大致成线性关系且连接处未发生应力重分布,其疲劳强度满足设计要求.钢管塔中的K节点在风荷载作用下能够保证结构安全.     

高铁无砟轨道简支箱梁桥疲劳试验预应力筋性能

为研究重复列车荷载作用下高速铁路标准混凝土简支箱梁中预应力钢筋力学性能的演化规律,设计制作有轨道系统的三跨32 m标准预应力简支箱梁桥的1/4缩尺试验模型,开展1800万次多级变幅疲劳试验,得到预应力筋应变、应变幅值及其刚度随列车荷载作用次数的变化规律.研究结果表明:在第一级列车荷载作用下,应变幅值曲线基本保持水平;当...     

基于车轨耦合动力学分析的地铁e型弹条扣件疲劳寿命预测

地铁是城市交通的重要组成部分,而扣件系统是地铁轨道结构的关键部件,起到固定钢轨、减振降噪的作用。为分析地铁e型弹条扣件的疲劳性能,基于车辆轨道动力学理论,通过多体动力学软件UM建立了车轨耦合模型,研究了车辆速度、轨道不平顺类型以及曲线半径与钢轨动力学响应的关系;并通过有限元软件ABAQUS对扣件系统进行了仿真计算,将车轨耦合动力分析得到的钢轨位移作为疲劳荷载,采用应力疲劳计算的方法对弹条的疲劳寿命进行了预测和分析。结果表明：钢轨位移响应受不平顺类型和车辆速度的影响较小,而加速度响应对两者则比较敏感;轨道曲线半径的改变,对内轨位移的影响相对明显,随着半径的减小,内轨的位移时程曲线出现明显的上移,同时对加速度的影响也增大,内轨加速度峰值呈增大趋势;基于此模型计算的弹条疲劳寿命为2.14×10⁷次,寿命最低处位于弹条后拱小圆弧段,与实际断裂位置相吻合;弹条初始安装扣压力对弹条疲劳寿命的影响很大,随着初始安装扣压力的增大,弹条的疲劳寿命不断减小,且减小的速度趋于增大,为确保弹条扣件处于良好的工作状态,初始扣压力应当控制在11～15 kN范围内。     

无砟轨道U型梁破坏性试验研究

预应力混凝土槽形梁是一种新型桥梁结构在轨道交通中得到了广泛应用,通过计算简支槽型梁承载力分级加载荷载,并分析了槽型梁足尺模型承载力分级加载时底板跨中挠度和支座沉降变化情况、钢筋应力变化情况和破坏时跨中截面的混凝土应力变,结果表明该梁破坏时的钢筋和混凝土应力均小于设计强度。该桥的承载力破坏试验实属国内首次进行,对此类桥梁今后在高速铁路的应用中提供一定的技术参考。     

桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋疲劳寿命预测模型试验研究

进行了服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋随机变幅疲劳应力谱平均应力修正模型和累积损伤模型研究,以便为组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋疲劳寿命预测模型的建立提供支撑.通过对HRB500钢筋标准试件进行等幅疲劳试验,研究平均应力对HRB500钢筋疲劳寿命的影响规律,并在此基础上,研究工程上常用的疲劳应力谱平均应力修正模型对服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋的适用性;通过对HRB500钢筋标准试件进行三级变幅疲劳试验,分析Miner准则计算服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋累积损伤的适用性.研究结果表明,HRB500钢筋标准试件疲劳寿命随平均应力的增大而减小,工程上广泛采用的Goodman模型适用于随机变幅荷载下HRB500钢筋平均应力修正;Miner准则能较好地适用于服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋累积损伤计算.     

CRTSⅢ型板式无砟轨道下路基的累积变形

为研究CRTSⅢ型板式无砟轨道下路基在设计使用年限内的累积变形规律,设计了路基累积变形试验方案.介绍了CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基足尺模型试验平台,并在该试验平台上开展了1亿次循环荷载试验.试验结果表明:路基动应力受循环荷载作用轴次的影响很小;随着列车荷载作用轴次的增加,路基累积变形在加载初期增长较快,随后增长速率逐渐变小,当加载轴次达到350万次后趋于稳定,在1亿次加载后最终稳定值为3.38 mm;基床表层、基床底层、路基本体和地基累积变形分别占路基总体累积变形的68.93%、16.86%、8.88%、5.33%.最后,基于模型试验结果提出了高速铁路路基累积变形预测模型,可为建立起符合实际的列车长期重复荷载作用下高速铁路路基累积变形计算方法提供参考和借鉴.     

弹条Ⅰ型轨道扣件动力参数的试验研究

通过试验室的静、动力试验,确定了弹条Ⅰ型扣件的纵向、竖向及横向的三维动力特性;为研究列车三向激励下,车—道系统、道—桥系统及车—道—桥系统的结构响应提供了有参考价值的静、动力参数     

膜片弹簧疲劳断口的微观分析

介绍了膜片弹簧疲劳试验的结果和对疲劳断口进行微观分析得到的疲劳断口形貌，以及由此得出的膜片弹簧疲劳破坏过程的结论。     

膜片弹簧应力测试研究

用电测法研究了汽车离合器膜片弹簧应力-变形特性，并与目前工程上普遍应用的A-L公式的计算结果进行比较．提出了膜片弹簧疲劳破坏危险点的应力-变形计算公式的修正方法，并得到修正系数与膜片弹簧窗孔宽度线性相关的结论．     

销铰连接M36高强螺栓常幅疲劳性能试验

在循环荷载作用下,大跨度钢结构销铰连接高强螺栓可能发生疲劳失效.为研究其疲劳性能,针对材质35CrMoA的12.9级高强螺栓进行9组常幅疲劳试验,拟合得到应力-循环次数曲线(S-N曲线),数值模拟获得其应力分布规律及应力集中系数,并通过试件断口形貌揭示其疲劳破坏机理.结果表明:螺栓承压面第一节螺纹齿根及耳板对试件的挤压...     

圆弧齿线圆柱齿轮接触疲劳强度的试验研究

本文通过八对圆弧齿线圆柱齿轮的运转接触疲劳试验,得到了45钢正火齿轮的接触疲劳极限应力框图,可供圆弧齿线圆柱齿轮传动的接触强度计算参考使用。试验结果表明,该齿轮的齿面承载能力要比斜齿轮高26％左右,其抗点蚀能力也较之为高,且点蚀形貌具有特殊的形状。     

基于面波多道分析法的无砟轨道性能劣化反演方法

提出了基于面波多道分析法的无砟轨道性能劣化反演方法。以无砟轨道理论面波频散曲线为基础,分析具有不同劣化程度的无砟轨道面波频散特性,构建无砟轨道性能劣化反演方法,并研究激振频率与检波器布设方式对反演效果的影响。结果表明：无砟轨道的面波频散曲线在低频与高频段分别取决于CA砂浆与轨道板的横波速度。为提高反演效果,建议将激振频率取为50 kHz,最小偏移距取大于或等于0.05 m,道间距取0.05 m,并尽可能增大检波器排列长度。     

桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋概率S-N曲线研究

为研究桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋的疲劳特性,对HRB500钢筋标准试件进行对称循环荷载下轴向拉压疲劳试验,得到不同应力水平下HRB500钢筋标准试件的疲劳寿命及其累积失效概率.在此基础上,以相关系数p和Theil不等系数u作为估计精度评价指标,对3种常用的三参数威布尔分布参数估计方法进行对比研究,并用精度最高的灰色预测法对HRB500钢筋标准试件疲劳寿命的威布尔分布参数进行估计,得到不同应力水平下HRB500钢筋疲劳寿命分布函数.最后,基于Kohout-Vêchet方程,建立全应力水平范围内可靠指标为4.2的HRB500钢筋概率S-N曲线.本文的研究成果可为服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋疲劳寿命预测模型的建立提供试验依据.     

半刚性节点连接钢框架的抗震性能研究

钢框架中梁柱的节点连接一直是钢结构抗震设计中难以处理的问题,在现行的钢框架结构设计中,通常把梁柱连接处理为完全刚接或理想铰接,但是在多数实际工程中,钢框架节点的性能处于刚接和铰接之间,即半刚性连接.利用SAP 2000分别建立了刚接和不同转动刚度的半刚性连接钢框架有限元分析模型,并进行了模态分析、反应谱分析以及循环荷载作用下的滞回性能分析.根据数据结果绘制层间剪力、层间位移和楼层位移曲线,探讨了节点刚度对整体钢框架结构抗震性能的影响,通过分析滞回曲线和骨架曲线来研究节点的耗能性能,以期为日后的钢框架设计提供一定参考.     

LY12铝合金疲劳短裂纹扩展异常性的研究

本文证实了 LY12铝合金中物理短裂纹扩展异常性.实验指出,由于闭合效应,引起长、短疲劳裂纹尖端扩展驱动力的不同是造成扩展异常性的主要原因.认为采用有效应力强度因子幅△K_(eff)作为裂纹扩展驱动力是适宜的.本文还讨论 U 值(U=△K_(eff)/△K)的概念,以及 R 和△K 对 U 值的影响.     

新型装配叠合式综合管廊受力性能试验研究

传统全现浇式综合管廊存在施工工序繁杂,工期长且混凝土质量控制难等问题,难以满足城市建设的需求.针对以上问题,提出一种适用于城市条件的新型装配叠合式综合管廊.以实际工程为背景,制作新型装配叠合式综合管廊足尺模型,采用单调静力试验方法研究该管廊力学性能及破坏形态.试验研究结果表明:构件在集中力作用下,先后经历了弹性变形、开裂、破坏三个阶段;破坏形态有别于全现浇式综合管廊,为其中一块侧墙的底部发生叠合面受损,新、旧混凝土协同工作性能下降,进而导致剪切破坏;极限承载力为设计极限荷载的1.69倍左右.