高速铁路无砟轨道设计及ANSYS有限元模型设计
摘要：随着铁路高速客运专线的兴建，对线路的稳定性和平顺性要求越来越高，可供养护维修的时间越来越短，为了适应这一要求，解决线路维修的困难，积极开发整体性强、稳定性好、高平顺、少维修的无砟轨道结构已成为高速铁路研究和发展的必然趋势，其系统的力学特性研究对于我国世界一流客运专线的建设和自有知识产权的研究和发展将具有更加深远的意义。
轨道是行车的基础，钢轨直接承受机车、车辆载荷，是轨道中最为重要的组成部分，它的强度和状态直接关系到铁路运输的安全、平稳和畅通。本文利用PROE软件对钢轨及其安装所用的重要部件——扣件进行了模拟组装，并利用ANSYS软件对钢轨的有限元模型进行了分析，得出了工况下的应变场的变化趋势，根据这样的变化趋势，再加上应用数学的方法，可以找到钢轨中性线上的敏感区域，这些数据为以后弹性体的粘贴以及钢轨传感器的设计奠定了基础。
关键词： 无砟轨道 钢轨 ANSYS
目录
1引言..............................................................1
2板式轨道研发经历..................................................2
2.1研发缘由........................................................2
2.2PRC防震轨道板设计...............................................3
2.2.1设计载荷......................................................3
2.2.2.材料强度和容许应力...........................................4
2.2.3设计弯矩......................................................6
2.2.4.疲劳检算时的弯曲应力.........................................7
3扣件..............................................................8
3.1钢轨扣件的功能..................................................8
3.2研发基本准则...................................................10
3.3扣件的系统组成.................................................11
3.3.1扣压件.......................................................11
3.3.2钢轨扣件的设计...............................................13
4弹性基板.........................................................16
4.1定义...........................................................16
4.2基本功能 ......................................................17
4.3基板尺寸.......................................................17
4.4基板类型.......................................................17
4.5铁垫板.........................................................17
5扣件零配件.......................................................18
5.1轨下胶垫.......................................................18
5.2可调衬垫.......................................................21
5.3绝缘垫板.......................................................22
5.4预埋套管.......................................................23
5.5螺纹道钉.......................................................23
5.6其他连接紧固部件...............................................24
5.7装配效果图.....................................................26
6钢轨的ANSYS变形等效应力分析.....................................28
6.1建立有限元模型.................................................28
6.1.1设定分析作业名和标题.........................................38
6.1.2设定单位制和一些参数.........................................31
6.1.3定义单元类型.................................................32
6.1.4定义材料属性.................................................34
6.1.5创建界面拖拉路径上的关键点...................................38
6.2对截面划分网格.................................................38
6.3将截面沿X轴拖拉生成实体.......................................43
6.4加载数据.......................................................45
6.5后处理图形显示.................................................48
6.5.1绘制变形图...................................................48
6.5.2绘制等效应力图...............................................50
结论...............................................................51
参考文献...........................................................52
致谢...............................................................53
参考文献
[1]何华武编著.无碴轨道技术[M].北京:中国铁道出版社，2005
[2]客运专线无碴轨道铁路设计指南[R].（铁建设函[2005]754号）
[3]客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定[R].（铁建设[2007]48号）
[4]朱颖主编.无砟轨道铁路工程测量技术[M].北京:中国铁道出版社，2008
[5]王其昌编著.无渣轨道钢轨扣件[M]成都：西南交通大学出版社，2006.4
[6]客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准[S].（铁建设[2007]85号）
[7]王其昌，韩启孟编译.板式轨道设计与施工[M]成都：西南交通大学出版社，2002
[8]何华武编著.无渣轨道技术[M]北京:中国铁道出版社，2005
[9]卢祖文编著.客运专线铁路轨道[M]北京:中国铁道出版社，2005
[10]GB 2585-2007铁路用热轧钢轨[S]7
[11]TB T 3049-2002 螺纹道钉[S]
[12]武思宇编著.ANSYS工程计算应用教程[M]北京:中国铁道出版社，2004
[13]邓凡平编著. ANSYS10.0有限元分析自学手册[M]北京:人民邮电出版社，2006
[14]李黎明编著.ANSYS有限云分析实用教程[M]北京：清华大学出版社，2005
