【钢弹簧浮置板轨道结构受力建模计算分析案例1700字】

钢弹簧浮置板轨道结构受力建模计算分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u3271钢弹簧浮置板轨道结构受力建模计算分析案例 1178321.1有限元建模 1251621.1.1各单元类型的定义 181.1.2实常数与材料属性的设置 2121751.1.3钢轨截面尺寸设置与网格划分 270811.1.4约束与加载 3267511.2静力加载结果 51.1有限元建模依据弹性地基梁板理论计算模型，取相邻的三块板建立ANSYS模型。依据各层的结构特性对钢轨—轨道板—地基的耦合系统进行单元类型定义，实常数设置，网格划分。在结构层联结建立好之后，加载求解。1.1.1各单元类型的定义钢轨为细长构件用BEAM188单元来模拟；扣件及轨下胶垫系统釆用弹簧.阻尼单元COMBIN14来模拟；轨道板釆用实体单元shell181来模拟；视剪力铰为刚性短梁了，通过BEAM188单元模拟；钢弹簧隔振器以均布的弹簧来模拟，赋予COMBIN14单元属性；图3-1钢弹簧浮置板轨道模型1.1.2实常数与材料属性的设置依照表3-1在实常数设置中对各单元进行实常数定义：ANSYS中需要对材料的属性参数设置，主要是针对材料的弹性模量和泊松比进行设置。对每一层的材料都需要设置，对扣件的弹性模量和泊松比也进行定义：1.1.3钢轨截面尺寸设置与网格划分定义轨道所釆用的60轨的截面尺寸，釆用最新国家标准的60轨的尺寸,对其进行网格划分定义截面。为确保需要的计算精度，对底座板和轨道板实行网格⋅划分时，每一个单位的长边与短边之比应小于1.5，并且钢轨下支点范畴内沿线路标的目的划分单位。对轨道板和地基实行映照网格划分，对钢轨实行线网格划分。图3-2网格划分完成1.1.4约束与加载（1）施加约束：为了保证模型的准确性，必须对模型进行约束设置。首先对轨道板和钢轨进行约束，只留下绕y轴转动的弯矩和轨道竖向位移这两个自由度。其次对地基和钢弹簧下端点进行全约束。图3-3钢轨与浮置板端部约束完成图3-4钢弹簧约束完成（2）加载：选一个轮对进行加载，即2个加载点，因设计时考虑动力系数为1.0，检算时考虑动力系数为1.5，荷载大小应分两种情况加载，分别为210kN和150kN。g根据加载位置不同，分别在中间位置浮置板的端部，1/2处两种加载位置（见图3-5），在z的负方向施加上述一个轮对的荷载。端部处加载（b）1/2加载图3-5加载位置图示1.2静力加载结果对模型进行加载求解得到钢轨、轨道板的变形以及轨道板纵向，横向的弯矩图：加载位置为中间段浮置板上方钢轨的1/2处时，：图3-6动力系数取3时的钢轨竖向位移图图3-7动力系数取3时的轨道板竖向位移图根据《Q_TMT0108-2019钢弹簧浮置板轨道技术规范》要求，钢弹簧浮置板最大垂向位移不宜大于3mm，钢轨的最大垂向位移不应大于4mm。动力系数取1.0时，在中间段浮置板上钢轨段1/2处加载而产生的钢轨垂向位移为2.49mm，小于规定限值的4mm，轨道下沉量为0.345mm，小于规范要求的3mm，整体满足系统变形要求。图3-8动力系数为3时的轨道板纵向弯矩图图3-9动力系数为3时的轨道板横向弯矩图动力系数取1.0时，在中间段浮置板上钢轨段1/2处加载产生的纵向最大正弯矩为8922.13N∙m/m，最大负弯矩为27297.9N∙m/m，横向最大正弯矩为4166.28N∙m/m，最大负弯矩为4166.33N∙m/m。图3-10动力系数为1.5时的轨道板纵向弯矩图图3-11动力系数为1.5时的轨道板横向弯矩图动力系数取1.5时，在中间段浮置板上钢轨段1/2处加载产生的纵向最大负弯矩为13648.9N∙m/m，最大正弯矩为4461.07N∙m/m，横向最大正弯矩与最大负弯矩分别为2081.14N∙m/m和最大正弯矩为2081.17N∙m/m。加载位置为中间段浮置板上方钢轨端部点处时：图3-12动力系数为3时的钢轨位移图图3-13动力系数为3时的轨道板位移图动力系数取1.0时，在中间段浮置板上钢轨段1/2处加载而产生的产生的钢轨垂向位移为2.787mm，小于规定限值的4mm，轨道下沉量为0.589mm，小于规范要求的3mm，整体满足系统变形要求。图3-14动力系数为3时的轨道板竖向弯矩图图3-15动力系数为3时的轨道板横向弯矩图动力系数取1.0时，在中间段浮置板上钢轨段1/2处加载产生的纵向最大负弯矩为18030.8N∙m/m，最大正弯矩为15946.3N∙m/m，横向最大正弯矩与最大负弯矩分别为5370.8N∙m/m和最大正弯矩为5370.8N∙m/m。图3-16动力系数为1.5时的轨道板纵向弯矩图图3-17动力系数为1.5时的轨道板横向弯矩图动力系数取1.5时，在中间段浮置板上钢轨段1/2处加载产生的纵向最大负弯矩为9015.39N∙m/m，最大正弯矩为7971.15N∙m/m，横向最大正弯矩与最大负弯矩分别为2865.4N∙m/m和最大正弯矩为2865.4N∙m/m。综合上述的不同加载情况得到的弯矩数据，将计算结果总结如下：表3-4模型加载后的计算结果名称数值动力系数为3时轨道最大位移0.589(mm)钢轨最大位移2.774(mm)轨道板横向最大正弯矩5730.8(N∙m/m)轨道板横向最大负弯矩5730.8(N∙m/m)轨道板纵向最大正弯矩15946.3(N∙m/m)轨道板纵向最大负弯