吴波[1]2003年在《波纹轨腰钢轨强度及稳定性数值模拟》文中提出我国高速铁路刚开始起步，为适应铁路运输的新要求，研究新型轨道结构势在必行。波纹轨腰钢轨是改善钢轨经济指标的一条有益途径，把波纹腹板H型钢的研究成果应用到钢轨上，开发出波纹轨腰新型钢轨，开展对这种新型钢轨加工过程及其机械、力学性能的研究具有重大的经济意义和学术价值。目前世界上对这一方面的研究还基本停留在波纹腹板H型钢的阶段，波纹轨腰重轨至今在世界上还没有出现，对波纹轨腰重轨的研究具有首创性。本文主要对波纹轨腰钢轨的各项力学性能，如强度、刚度、稳定性和动力特性等，应用ANSYS软件进行有限元数值模拟，并与轨腰厚度相同的直板轨腰钢轨进行相应的比较，以揭示波纹轨腰钢轨在承载方面的优越性。首先对两种钢轨在简单边界条件下的应力分布进行分析比较，解释了波纹轨腰钢轨由于轨腰的波动性对其轨腰部分静力学性能的影响；以及荷载在波纹轨腰不同位置对其应力分布与变形的影响。然后对波纹轨腰钢轨与普通直板轨腰钢轨进行模拟实际边界条件下的各项力学性能的有限元数值分析，计算了波纹钢轨轨腰部分的弹性应力场、Mises屈服应力场等，同时对波纹轨腰钢轨的抗侧弯能力、抗屈曲能力及动力性能进行了计算，并与目前普通钢轨的相应力学性能进行了对比分析。最后，对所获得的计算结果进行综合分析整理，揭示波纹轨腰在各种受力条件下的受力特点和各项力学指标的分布特点，获得的各项成果为今后进一步展开这方面的研究工作及有关的工程应用提供了有益的参考依据。
邹一飞[2]2011年在《新型钢轨的结构优化及轧制模拟》文中指出进入21世纪,铁路运输成为各国主要的交通运输工具。为了满足经济快速发展的需要,铁路运输不断向高速、重载、大运量和高密度的方向发展,这必将大大加重钢轨的负担。因此对具有更大的刚度、强度和耐磨性的新型钢轨的研究势在必行。波纹轨腰钢轨是改善钢轨经济指标的一条有益途径,对这种钢轨的加工过程、结构及力学性能的研究具有重大的经济意义与学术价值。本文根据轨道力学的有关知识,建立了波纹轨腰钢轨的力学模型,在建立力学模型的基础上,采用模拟退火算法与有限元相结合的方法对波纹轨腰钢轨进行多目标优化设计,用ANSYS对波纹轨腰钢轨和普通钢轨力学性能进行了分析,并用LS-DYNA对波纹轨腰钢轨的轧制过程进行数值模拟。模拟退火算法是以固体退火的物理过程和统计性质为物理背景。有限元法是近年发展起来的能够解决工程实际问题的计算方法。把模拟退火算法和有限元有机的结合起来,对波纹轨腰钢轨的波纹参数进行多目标优化。为了比较波纹轨腰钢轨和普通钢轨的力学性能,本文用有限元分析软件ANSYS对普通钢轨和波纹轨腰钢轨的相关力学性能进行分析,证明了在相同条件下波纹轨腰钢轨的力学性能优于普通钢轨。利用大型非线性有限元软件LS-DYNA,结合叁维造型软件Pro/E,建立了波纹轨腰钢轨轧制的有限元模型,对波纹轨腰钢轨的轧制过程进行数值模拟。
马劲红, 刘晓潘, 任喜强, 刘珊珊[3]2014年在《波纹轨腰钢轨力学性能》文中认为为了适应铁路运输的新要求,把波纹腹板H型钢的研究成果应用到钢轨上,开发出新型波纹轨腰钢轨,一种新型的钢轨结构。把普通钢轨的平轨腰结构轧制成波纹结构,会提高钢轨的承载能力和钢轨的稳定性。为了分析波纹轨腰钢轨的力学性能,基于有限元软件DEFORM,分别建立了普通钢轨和波纹轨腰钢轨的有限元模型。通过动力学模拟可知,在相同载荷和运动速度作用下,波纹轨腰钢轨的所受的最大应力、等效应变和X方向的位移均小于普通钢轨。并进行了静力学模拟和实验,其结果说明波纹轨腰钢轨的承载能力是普通钢轨的1.3倍以上。
刘晓潘[4]2013年在《波纹轨腰钢轨组织性能分析》文中认为波纹腹板H型钢凭借其优越的力学性能，越来越得到人们的认可，得到了快速发展。人们开始把这种新型的波纹腹板H型钢应用于工程建设的各个领域，尤其在桥梁建设和钢结构建筑中波纹腹板H型钢的应用最为突出。波纹轨腰钢轨是在波纹腹板H型钢的基础上提出的一种新型特殊钢轨结构。波纹轨腰钢轨的样品已经在燕山大学轧钢实验室轧制成功。通过一系列力学测试实验表明波纹轨腰钢轨具有比普通钢轨更加优越的力学性能。主要研究波纹轨腰钢轨的轧制变形特点以及波纹轨腰钢轨的微观组织结构特点，并找出波纹轨腰钢轨力学性能优越的原因。对已有波纹轨腰钢轨轧制样品参数进行了研究分析，通过Pro/ENGINEERWildfire4.0叁维有限元软件建立了波纹轨腰钢轨的叁维有限元模型，并利用叁维有限元DEFORM-3D软件对波纹轨腰钢轨的热轧过程进行模拟，分析不同轧制速度、压下量及温度对波纹轨腰钢轨各部分再结晶过程及晶粒细化的影响。取18kg/m标准的燕山大学轧制中心所轧制成功的波纹轨腰钢轨样品制备金相显微镜观测试样，分析波纹轨腰的轨头、轨底以及轨腰的两个波峰之间的交界处的金相组织，并把它们与普通钢轨轨头、轨底以及轨腰的金相组织进行比较。通过金相组织对比，找出两种钢轨不同部位的组织不同之处，分析波纹轨腰钢轨力学性能优越的原因。
马劲红, 陶彬, 姚晓晗, 任喜强[5]2014年在《波纹轨腰钢轨的力学性能和显微组织研究》文中认为波纹轨腰钢轨是在波纹腹板H型钢的基础上提出的。建立了普通钢轨和波纹轨腰钢轨的有限元模型,用ANSYS/LS-DYNA软件比较了波纹轨腰钢轨和普通钢轨的动力学性能。并在材料实验机上进行了波纹轨腰钢轨的静力学实验。通过动态模拟和静力学实验均表明波纹轨腰钢轨的力学性能优于普通钢轨。对波纹轨腰钢轨和普通轨进行显微组织观测分析,波纹轨腰钢轨的显微组织与之相差不大。由此得出,波纹轨腰钢轨的力学性能优越的原因在于其特殊的结构形式。
马劲红, 张文志, 陈伟[6]2009年在《波纹轨腰钢轨万能轧制数值模拟与实验研究》文中进行了进一步梳理利用显示动力学有限元分析方法,模拟了波纹轨腰钢轨的轧制过程;分析了轧制速度、压下量、轧件初始厚度对轧制力的影响。在燕山大学叁机架万能轧机上进行了波纹轨腰钢轨的轧制实验,在相同的轧制条件下,实验所得的轧制力与数值模拟所得的轧制力基本相符,证明了理论分析的正确性。说明用数值模拟所得的轧制力能参数能够用于指导实际生产中工艺参数的制定。
于政[7]2016年在《钢轨轧制过程的有限元模拟》文中认为由于国内经济建设的步伐不断加快,目前的铁路交通运输已无法实现人民日益强烈的方便、快捷、安全的出行需求。全面建设高速化、重载化和自动化的具有中国特色的现代化铁路将是我国未来铁路发展的方向。因此本文借助大型有限元模拟软件MSC.Marc,开展钢轨轧制过程限元模拟研究。通过建立60 kg/m钢轨轧制过程的叁维热-机耦合弹塑性有限元模型,模拟研究了轧件在BD2机组轧制过程的变形、受力、温度以及应力-应变的变化和分布情况。钢轨轧制过程属于金属高温塑性加工工作,是有关于用料非线性、界限要求非线性以及数学几何非线性的一系列内容。对BD2轧机5个道次轧制过程分别建立模型进行模拟,根据实际生产条件设定边界条件。各道次轧制过程均进行了轧制试验,得到了温度、变形以及轧制力的试验结果。将试验结果与模拟结果做对比,如果两个结果相似程度较高,那么表示构建的非无限元模型的计算精确程度及准确程度都比较好。本文所建立的有限元模型为继续探究轧制经过,借助虚拟模仿的方法以有助于设计研发新产品、改进完善新技术。
张龙[8]2013年在《钢轨异形坯轧制理论研究与数值模拟》文中研究表明铁路运输以其高速、高效、安全性、大运量等优点成为我国重要的交通运输方式，在可预见的将来铁路仍是陆路运输的主要工具。钢轨作为重要的基础材料，虽已经过了一个多世纪的发展，相关技术至今仍方兴未艾，尤其是随着高速铁路，重载铁路和城市快速铁路的发展，对钢轨提出了越来越苛刻的要求，因此钢轨相关理论尤其是轧制理论的深入研究便显得更加迫切。由于目前钢轨万能轧制坯料中近终形异形坯的连铸技术仍不成熟，进入万能轧机的坯料仍需开坯，即矩形坯通过开坯机经过若干道次轧制轧成钢轨异形坯，最终完成钢轨的万能轧制。目前钢轨异形坯轧制的相关理论主要借鉴孔型轧制理论，尤其是工字钢轧制理论，并辅以现场经验，相关深入的理论研究较少。本文利用刚塑性有限元的变分法对钢轨异形坯的轧制过程进行了较为深入的研究，详细分析了钢轨异形坯轧制过程的变形机理，为进一步提高钢轨轧制的质量提供了有益的借鉴。本文首先对钢轨异形坯轧制的相关理论进行了深入研究，详细分析了坯料在钢轨异形坯孔型中的变形规律。钢轨异形坯轧制均为二辊孔型轧制，孔型轧制不同于平辊轧制且轧件为高轧件，轧制过程中需考虑外区、沿轧件宽度方向不均匀的压下量、轧件与轧辊接触的非同时性、孔型侧壁及形状、轧辊线速度差以及孔型开闭口侧等因素对轧制过程的影响。其次利用刚塑性有限元的变分法对钢轨异形坯轧制过程进行了理论研究。利用轧件在箱形孔和帽形孔中的变形特点并考虑变分法中速度场设定的一些假定设定了轧件在箱形孔和帽形孔轧制时的运动学许可速度场,并详细分析了轧制变形区的变化规律，确定了孔型中轧制变形区内断面高度、轧辊工作半径等重要参数，据此求解了塑性变形功率，并利用对坐标的曲面积分求解了摩擦功率，以及速度不连续面的剪切功率，进而得到了箱形孔和帽形孔的轧制功率。最后利用刚塑性有限元分析软件DEFORM对钢轨异形坯系统的轧制过程进行模拟，得到了轧件在不同孔型不同道次轧制过程中的变形参数和变形规律，对轧件的金属塑性流动速度、应力、应变的变化规律进行了详细的分析，并对轧件典型道次的不均匀变形做了详细的分析，最后对轧制力矩在理论计算、数值模拟、现场数据叁种情况下进行了对比分析，验证了理论分析过程中速度场设定以及功率求解的正确性，从而验证了轧件在钢轨异形坯孔型中的变形规律。
马江涛[9]2012年在《立辊偏移及异径对钢轨轧制影响的数值模拟》文中研究指明高速铁路早已成为世界各国最重要的交通工具，随着经济的快速发展，铁路运输也向着高速化和重载化方向发展。然而钢轨的尺寸精度、性能和强度成了铁路运行速度的障碍，制约了我国铁路的高速化进程。因此如何提高钢轨的质量以及使用寿命，成了厂家追求的目标。本文基于万能孔型系统的万能法轧制工艺轧制钢轨，对钢轨轧制过程的立辊偏移及异径进行了研究。本文首先详细介绍钢轨的历史与发展进程，并对钢轨的生产进行阐述，在此基础上综合分析它们的优缺点。重点介绍现代钢轨的生产工艺和轧制工艺方法，并对国内外各国学者关于钢轨轧制理论的研究进行简要介绍。其次，对刚塑性有限元理论进行较为系统的叙述，并且对DEFORM-3D有限元软件及其在接触与摩擦等问题方面进行简单介绍。由于钢轨的万能轧制过程的大变形量和高温环境，可忽略轧制过程中的弹性变形。然后，建立刚塑性有限元的叁维分析模型，确定轧制过程中的重要参数和轧制规程，最终为万能轧制过程的数值模拟做好准备。最后，通过对立辊偏移及异径的叁维有限元的仿真模拟，观察分析水平辊和立辊压下方向的轧制力、沿腹板表面的横向应力的分布以及沿轨底、轨头外表面的应力分布和宽展情况。并且和万能粗轧的模拟过程进行对比分析，得出有用的结论，指导实际生产。这对于新的钢轨钢的开发，生产工艺的合理安排，钢轨的质量和使用寿命的提高，具有一定的参考价值。
熊龙辉[10]2014年在《钢轨裂纹漏磁检测技术研究》文中提出钢轨表面裂纹损伤是轨道交通事故中常见的缺陷损伤，容易造成重大安全事故。快速、安全、精确地实现钢轨裂纹在线检测是铁路部门急需攻克的技术瓶颈。漏磁无损检测技术是一种适用于钢轨表面裂纹损伤的非接触式巡检技术。然而，在高速漏磁巡检过程中确保钢轨被磁化的强度最优有待研究，直流漏磁检测在手推式巡检时的信号易被干扰问题也有待解决。本文首先研究了钢轨高速漏磁巡检过程中钢轨磁化强度的影响因数，采用等效磁导率模型解释了检测到的漏磁场将随巡检速度增加而增强的机理。实验发现励磁激励的增加和提离的减小将使钢轨磁化强度增强。然后设计了交流漏磁检测模型，包括硬件设计、信号处理方法的选择，分析了激励电流频率、巡检速度对交流漏磁检测的影响。通过实验证明交流漏磁巡检时采用手推式巡检速度、激励电流频率100Hz、数字信号处理为正交解调后再低通滤波的检测效果最佳。这有可能互补直流漏磁检测中手推式巡检时信号的不理想。最后进行了基于传感器阵列的直流漏磁巡检系统的设计，包括硬件设计、软件设计及实验验证，提出了钢轨裂纹缺陷判断的算法。
参考文献：
[1]. 波纹轨腰钢轨强度及稳定性数值模拟[D]. 吴波. 燕山大学. 2003
[2]. 新型钢轨的结构优化及轧制模拟[D]. 邹一飞. 燕山大学. 2011
[3]. 波纹轨腰钢轨力学性能[J]. 马劲红, 刘晓潘, 任喜强, 刘珊珊. 河北联合大学学报(自然科学版). 2014
[4]. 波纹轨腰钢轨组织性能分析[D]. 刘晓潘. 河北联合大学. 2013
[5]. 波纹轨腰钢轨的力学性能和显微组织研究[J]. 马劲红, 陶彬, 姚晓晗, 任喜强. 热加工工艺. 2014
[6]. 波纹轨腰钢轨万能轧制数值模拟与实验研究[J]. 马劲红, 张文志, 陈伟. 塑性工程学报. 2009
[7]. 钢轨轧制过程的有限元模拟[D]. 于政. 辽宁科技大学. 2016
[8]. 钢轨异形坯轧制理论研究与数值模拟[D]. 张龙. 燕山大学. 2013
[9]. 立辊偏移及异径对钢轨轧制影响的数值模拟[D]. 马江涛. 燕山大学. 2012
[10]. 钢轨裂纹漏磁检测技术研究[D]. 熊龙辉. 南京航空航天大学. 2014