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作者：王煜轩;王志丰;王亚琼;
单位：长安大学公路学院;
摘要：为有效评估和预测重载铁路扣件系统中弹条部件的疲劳寿命，以弹条Ⅱ型扣件系统为研究对象，利用数值仿真技术建立重载铁路车-轨-基础耦合动力分析模型与扣件系统精细分析模型；通过车-轨-基础耦合模型计算出不同轴重情况下钢轨相对于轨枕的轨底垂向位移时程曲线，并将轨底垂向位移时程曲线作为位移激励施加于已处于正常安装状态的扣件精细化分析模型中分析弹条的应力变化情况；基于弹条的应力变化特性，通过材料应变-寿命曲线和累积损伤理论，分析轴重对弹条疲劳寿命的影响。研究结果表明：当螺栓预压力达到25 kN时，扣件系统处于标准安装状态，中肢垂向位移为10.5 mm、扣压力为10.3 kN,符合弹条Ⅱ型扣件设计要求，同时在弹条后弯肢处发生轻微局部塑性屈服；在循环动荷载作用下，轴重的增加导致弹条应力比绝对值趋向于0,使弹条应力产生更大扰动，且最大应力位置在弹条后弯肢处；弹条的疲劳寿命随轴重的增加而降低，轴重在由30 t增加至35 t过程中，疲劳寿命减少最快，35 t至40 t过程中降低速度变缓；在40 t轴重情况下弹条的疲劳寿命约为512万次，高于出厂要求的500万次寿命期望；弹条断裂破坏危险点处于与应力最大处位置相符的后弯肢处，且与现场弹条断裂位置基本一致；40 t轴重下弹条的累计通过总重约为4.1×10~8 t,较35 t及30 t轴重时分别减少63%和95%以上。
关键词：重载铁路;;扣件弹条;;疲劳寿命;;轴重;;车轨耦合;;精细模型;;数值仿真
基金资助：国家重点研发计划项目(2021YFF0501101)
