轨道结构力学分析VIP专享VIP免费

24/12/251第四章轨道结构力学分析第一节概述轨道结构力学分析：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。24/12/252轨道结构力学分析目的：（1）确定机车车辆作用于轨道上的力；（2）在一定运行条件下，确定轨道结构的承载能力；轨道结构承载能力计算包括三个方面：（1）强度计算；（2）寿命计算；（3）残余变形计算。24/12/253轨道结构设计轨道结构承载能力设计变形设计行车舒适性设计安全设计动力仿真计算24/12/254第二节作用在轨道上的力垂向力：竖直力横向力纵向力车体图6-1轮轨之间作用力24/12/255一、垂向力组成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起a）蛇行——偏载b）曲线——偏载24/12/2562、确定垂向力的方法1）概率组合：前苏联代表2）计算模型：动力仿真计算3）速度系数法：24/12/257（1）概率组合确定垂向力弹簧振动轨道不平顺车轮单独不平顺（扁瘢）车轮连续不平顺（不圆顺车轮）概率组合——数学平均值与其均方差的2.5倍之和。5.2FF垂24/12/258(2)动力仿真计算根据车体结构，建立动力方程，然后用数值求解方程组，得到随时间变化的轮轨之间作用力。24/12/259（3）速度系数法确定垂向力为静轮载计算垂向动轮载偏载系数速度系数PPPPpddp124/12/2510二、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6-1轮轨之间作用力24/12/2511三、纵向水平力爬行力——钢轨在动载作用下波浪形挠曲坡道上列车重力的纵向分力制动力——9.8Mpa温度力摩擦力纵向分力24/12/2512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24/12/2513一、轨道静力计算计算模型：有两种1）连续弹性基础梁模型；2）连续弹性点支承梁模型。24/12/2514弹性点支承模型图示假设计算方法：有限元24/12/2515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kyq24/12/2516Winkler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。kyq24/12/2517（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；4）两股钢轨分开计算；5）不考虑轨道自重。24/12/2518（2）基本参数1钢轨竖向抗弯刚度；xEJ16101.25矩，查表钢轨截面对水平轴惯性钢轨钢弹性模量，xJMpaEE24/12/2519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kDC24/12/25201、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。3/mmN单位：24/12/2521）。轨枕支承长度（）；轨枕宽度（轨枕挠度系数）。道床有效支承面积（）；道床平均下沉量（）；轨座上的压力（mmlmmbyymmblmmyNRyblRCp0200224/12/25222、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：）。支点下沉量（）；力（作用在支点上的钢轨压mmyNRyRDppmmN/支点刚度24/12/25233、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：MpammN或2/）。轨枕间距（mmaayRkp24/12/2524C、D、k之间的关系关系1：关系2：aDk2CblDpppyyyblRCyRDayRk00,2,,kyq24/12/2525（3）计算公式推导钢轨在集中荷载作用下发生挠曲变形xyy弹性曲线方程为24/12/2526由材料力学可知：分别为基础反力强...