接触轮载作用下贝氏体钢辙叉力学性能的数值研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目接触轮载作用下贝氏体钢辙叉力学性能的数值研究作者姓名段晓森学科专业力学指导教师肖俊华副教授2015年5月中图分类号：O343.3；TB122学校代码：10216UDC：531密级：公开工学硕士学位论文接触轮载作用下贝氏体钢辙叉力学性能的数值研究硕士研究生：段晓森导师：肖俊华副教授申请学位：工学硕士学科专业：力学所在单位：建筑工程与力学学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicsNUMERICALSTUDYONTHEMEC

2、HANICALPROPERTIESOFBAINITESTEELCROSSINGUNDERCONTACTWHEELLOADbyDuanXiaosenSupervisor:AssociateProfessorXiaoJunhuaYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《接触轮载作用下贝氏体钢辙叉力学性能的数值研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工

3、作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《接触轮载作用下贝氏体钢辙叉力学性能的数值研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容

4、。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要铁路是国家的重要基础设施，辙叉是使列车变轨行驶的设备，是铁路结构中最易损坏的部件之一。随着社会的发展，对铁路运输中重载和高速的要求也越来越高，与之而来的是安全、高效和经济性的综合挑战。贝氏体钢组合辙叉是由贝氏体钢的心轨和高碳钢的叉跟轨、翼轨组合而成的拼装式辙叉，具有高强度和高耐磨性的特点，相比传统的高锰钢辙叉，其寿命更长，性价比优势明显，广泛使用能带来更大的社会效益。贝氏体钢组合辙叉在服役过程中

5、受载情况复杂，容易发生翼轨磨损和心轨剥落导致辙叉失效，从而影响其使用寿命和列车行驶安全。应力/应变分析对于研究磨损和疲劳剥落现象至关重要，因此研究贝氏体钢辙叉的服役表征与力学性能，以及讨论心轨和翼轨内的应力场、塑性应变场、位移场和残余应力场等的分布规律具有重要意义。本论文利用UG软件建立了60kg/m钢轨12号贝氏体钢组合辙叉的三维模型，利用ANSYS/DYNA有限元程序进行数值研究，具体分析了：车轮通过辙叉时两者的作用过程；心轨和翼轨在不同屈服强度、不同弹性模量匹配下的应力应变和垂向位移；循环载荷下辙叉内心轨和翼轨的残余应力及塑性

6、应变；冲击载荷下辙叉的动力响应。总结了屈服强度、弹性模量、循环载荷和冲击载荷对辙叉力学性能的影响规律，分析了辙叉的自由振动和受迫振动时的振动特性，通过对比发现本论文提出的分析方法准确有效，本文所得数据为贝氏体钢组合辙叉的失效分析和强度设计提供了力学参考。关键词：贝氏体钢辙叉；强度匹配；残余应力；冲击载荷；振动性能-I-AbstractRailwayisthenationalimportantfoundationfacilities.Acrossingistheequipmenttomaketraintravelorbit,which

7、isoneofthemosteasilydamagedcomponentsinrailwaystructures.Withthedevelopmentofsociety,thehighdemandofheavyloadandhighspeedisincreasinglygrow,whichmaybringchallengestosafety,highefficiencyandeconomy.Abainiticsteelcrossingisassembledbythebainiticsteelnoserail,thehighcarbo

8、nsteelforkwithrailandthewingrail,whichhascharacteristicsofhighstrengthandhighwearresistance.Comparedtotraditionalhigh