[发明专利]一种轨道轨枕受力检测方法及其优化结构

说明书

本发明公开了一种轨道轨枕受力检测方法及其优化结构，步骤一、模型尺寸及相关数据；步骤二、材料定义；步骤三、模型参数设置与计算；步骤四、铁轨空间限定；步骤五、轨距调整，本发明涉及轨道交通的施工建设技术领域。该轨道轨枕受力检测方法及其优化结构，利用有限元软件进行分析设定，直接利用模拟的方式得到承受应力数据，并且针对应力对模型进行简化设定，不仅有效的降低了计算时间，还更加迅速的得到相应应力数据，形成双肋板形式的承力结构，保证结构承力时的稳定性，同时还方便了对轨枕的搬运铺设，而且直接去除应力最小的部位，开设出三角孔，在安装时有利于对螺栓螺母进行操作，并且可以减轻钢轨重量，节省材料。

技术领域

本发明涉及轨道交通的施工建设技术领域，具体为一种轨道轨枕受力检测方法及其优化结构。

背景技术

轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统，最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。随着火车和铁路技术的多元化发展，轨道交通呈现出越来越多的类型，不仅遍布于长距离的陆地运输，也广泛运用于中短距离的城市公共交通中，在轨道交通的施工建设中，通常需要为施工车辆搭设基础轨道设施。

基础轨道轨枕系统在台车、电瓶车等车辆行进的过程中主要承受来自车轮滚动带来的动载荷，其大小和车身重量、车速和材料等诸多因素有关，现有的轨道轨枕结构固定，并没有进一步的进行结构优化，同时在进行受力检测时多是直接采用固定数据进行模型测试，这样的测试方式中模型结构较多，而且数据繁杂，需要计算量较大，得到测试结果的速度较慢。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种轨道轨枕受力检测方法及其优化结构，解决了现有的轨道轨枕结构固定，并没有进一步的进行结构优化，同时在进行受力检测时多是直接采用固定数据进行模型测试，这样的测试方式中模型结构较多，而且数据繁杂，需要计算量较大，得到测试结果速度较慢的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种轨道轨枕受力检测方法，具体包括以下步骤：

步骤一、模型尺寸及相关数据：在该轨道系统中内外轨道间距离为900mm、1300mm，分别供电瓶车和台车行进，前后相邻轨枕距以L1＝600mm来计算，其中电瓶车质量M电瓶车＝46t，而台车质量M台车＝120t，并对该模型进行简化，车辆以2km/h的速度行进；

步骤二、材料定义：对于轨枕选用Q235号碳素结构钢、铁轨选用45Mn号优质碳素结构钢；

步骤三、模型参数设置与计算：

1、模块与分析步：采用有限元软件的动态显式，模块计算，分析步时间历程取为0.4s,设置几何非线性，对模型的动态大变形进行分析；

2、接触关系限定：轮对-铁轨、铁轨-轨枕、轨枕-管片间采用面—节点接触方式，设置法向、切向摩擦系数为0.15(钢铁-钢铁)/0.4(钢铁-混凝土)的摩擦力的接触关系，并且铁轨-轨枕的接触中在法向上令两接触面不可分离；

3、加载载荷：在台车和电瓶车的重心位置点，施加集中力分别作为台车和电瓶车车身车载物体重量的载荷，然后以2km/h的行进速度，进而得到应力显示图，分析出应力较小位置；

步骤四、铁轨空间限定：在模型中设置铁轨-轨枕接触面法向上为不可分离，沿轨道方向有库伦摩擦系数0.15的摩擦力，在边界条件中限制铁轨横向上的活动；

步骤五、轨距调整：增大相邻轨枕间距，然后重复步骤二、步骤三和步骤四的操作进行分析计算。

优选的，所述步骤一中简化的模型以设定两种车辆均具有前后对称性为基础，分别取电瓶车后面一对轮对和台车前四对轮对作为模型参与计算，同时减小了两车前后距离。