基于Digimat软件的聚氨酯泡沫合成轨枕材料设计研究

以聚氨酯泡沫合成轨枕为研究对象,通过实验数据搭建聚氨酯泡沫基体材料数学模型,并基于Mori-Tanka方法,借助多尺度非线性复合材料软件Digimat构建了基体、增强相与最终零件性能之间的材料本构模型,通过逆向回归迭代法对材料本构模型进行修正,修正后的预算结果与实测值相近,最大偏差为3.76%。基于修正后的材料本构模型,分别研究了产品整体密度、玻纤含量等对产品纵横向强度的影响。结果表明:产品整体密度每提高0.1 g/cm^(3),纵向拉伸强度及拉伸模量约提高15%,而横向拉伸强度及拉伸模量约提高27%;提高玻纤含量能够显著提升产品的纵向拉伸强度及拉伸模量,但横向拉伸强度及拉伸模量反而会有所降低。

聚氨酯合成轨枕国内研究及应用进展

聚氨酯泡沫合成轨枕最早配合直线电机牵引系统应用于城市轨道交通,因其良好的综合性能,在国内获得广泛研究和应用。对比分析国内合成轨枕的技术发展历程和国外、国际相关合成轨枕技术标准,并调研合成轨枕在国内的应用进展及使用过程中出现的问题和解决措施,主要表现在:横向阻力偏低,部分道钉孔失效或涂层破损;这些问题可通过产品结构改进及安装维护方案优化进行解决。结合国内轨道交通领域的发展需要,及聚氨酯合成轨枕产品性能特点和市场现状,提出聚氨酯合成轨枕产品在我国未来发展建议。

合成轨枕式无砟轨道结构垂向动力特性分析

通过合成轨枕式无砟轨道结构的半车—轨道垂向耦合动力学模型,研究了焊接不平顺激励下,扣件刚度、枕下支承刚度等对结构垂向动力特性的影响。分析表明:扣件刚度、阻尼及树脂砂浆弹性模量对行车安全性及平稳性影响不大。扣件刚度增加,对轨道系统的动力特性有一定影响,其中钢轨位移减少最为显著;扣件阻尼增加后,钢轨垂向振动加速度明显减小;树脂砂浆弹性模量增加,轨枕垂向振动加速度减小显著,钢轨垂向振动加速度增加。

合成轨枕式无砟轨道垂向受力影响参数分析

根据弹性地基梁板理论,运用有限元方法,建立了合成轨枕式无砟轨道"梁—梁—板"计算模型。运用所建立的有限元模型分析了扣件刚度、树脂砂浆刚度等参数对轨道结构垂向受力特性的影响;分析得出,扣件刚度取动刚度50 kN/mm进行设计是合适的;树脂砂浆的弹性模量宜在200～300 MPa间取值。

钢桁梁明桥面合成轨枕结构初步设计及其受力分析

合成轨枕是一种以玻璃长纤维和硬质聚氨酯树脂为主要成分,通过成型板压缩粘结制造而成的轨枕。通过对明桥面上铺设合成轨枕的结构进行设计与计算,确定了明桥面上合成轨枕的结构形式。基于有限单元法建立由5根轨枕组成的轨排模型,对该模型进行受力分析,并研究合成轨枕厚度和宽度变化时其位移和应力的变化规律。研究结果表明：随着合成轨枕厚度的增加,轨下轨枕垂向位移值将趋于定值；随着合成轨枕宽度的增加,轨下轨枕垂向位移值也将趋于定值。合成轨枕的尺寸对轨枕压应力的影响较大,对轨枕拉应力的影响较小。综合考虑合成轨枕的承载力要求、扣件安装需要的合理尺寸、轨枕安装需要的安装空间、现场施工条件对尺寸的要求及经济性等因素,确定了合成轨枕的合理尺寸为：长度3000 mm,宽度取值范围为260~300 mm,厚度取值范围为220~280 mm。

聚氨酯泡沫合成轨枕产品均匀性评价研究

产品性能均匀性尤其是弯曲强度均匀性是聚氨酯泡沫合成轨枕的一个重要技术衡量指标。通过对弯曲强度与密度关系进行研究,发现弯曲强度与密度基本正相关,并通过数值拟合建立了弯曲强度σ与密度ρ的数学关系模型σ=180ρ^(2)。根据该模型的密度进行预测,其弯曲强度最大误差为6.97%,而采用10个样品的密度均值进行预估,则预估准确度可达98.92%。根据试验结果并结合产品技术指标要求,提出了±15%的密度离散性指标。该研究结果对于聚氨酯泡沫合成轨枕的质量检测、把控及优化均有重要实践意义。

地铁道岔区段新型合成轨枕的力学特性研究

文章针对地铁线路道岔区段实际运营情况,在前期研究成果的基础上,通过有限元软件建立仿真分析模型,利用合成轨枕性能指标和线路工况等参数,分析新型合成轨枕在地铁道岔区段的受力分布情况。结果表明:新型轨枕在列车荷载下最大拉应力为0.92 MPa 、最大压应力为1.1 MPa 、最大偏移量为14.4 mm;在正温度梯度荷载下的正应力最大拉应力为0.62 MPa 、最大压应力为0.68MP、最大偏移量为0.04 mm;负应力下最大拉应力为0.63 MPa 、最大压应力为0.70 MPa 、最大偏移量为0.04 mm;两种梯度下力学数值相近、方向相反,均满足运营线路要求;抽换施工时应将主要工作聚焦于木枕拆除与搬运、埋线处理、新型轨枕安装和线路恢复等工序。

合成轨枕在既有线路基段的适应性研究

通过室内疲劳加载试验测试合成轨枕支承下轨道系统的耐久性及稳定性。结果显示,疲劳试验前后,系统各部件未发生伤损,系统具有较好的耐久性及稳定性。建立车辆-轨道耦合动力学模型,计算Ⅱ型混凝土枕及合成轨枕支承下轮轨系统动力响应,对比分析既有线路基段内采用合成轨枕后对轮轨系统动力响应及动力传递的影响。

树脂合成轨枕强度分析

基于有限单元法,依据轨枕实际受力情况建立有限元模型,对钢桁梁明桥面上设计铺设的以玻璃纤维与树脂为主要材料的合成轨枕强度进行分析,主要对合成轨枕的横向强度、纵向强度和合成轨枕材料对螺纹道钉的抗拔强度随合成轨枕尺寸变化的规律进行分析,研究结果表明:在合理尺寸范围内,合成轨枕尺寸的变化对其横向强度与纵向强度各方向的应力影响较小;合成轨枕的横向强度与纵向强度能满足规范要求。对合成轨枕纵向强度分析得出,合成轨枕沿玻璃纤维方向的强度预留不足,建议提高合成轨枕沿玻璃纤维方向强度。对合成轨枕抗拔强度分析得出,在合理尺寸范围内,随合成轨枕宽度增加,垂直方向螺纹平均拉应力随之减小,但减小率较小;随厚度增加,轨枕纵向最大拉应力整体为递减趋势;随着合成轨枕尺寸变化,其他各方向的应力变化不明显;合成轨枕能满抗拔强度的要求。

隧道内合成轨枕无砟轨道参数分析

针对隧道内合成轨枕无砟轨道结构形式,应用有限元分析Ansys软件,建立钢轨-扣件-合成轨枕-橡胶层-道床板-弹性基础的有限元分析模型,分析不同合成轨枕下橡胶层刚度、合成轨枕参数对合成轨枕无砟轨道结构的影响,为大瑞线无砟轨道结构的设计和施工提供依据。

客运专线合成轨枕式无砟轨道轨枕支承方式的研究

合成轨枕受力情况与支承方式有密切关系,为分析合成轨枕最有利的支承方式,结合支承式合成轨枕无砟轨道结构,应用ANSYS有限元软件,建立了五种不同轨枕支承方式的钢轨-扣件-合成轨枕-树脂砂浆层-道床板有限元模型,计算出各种支承方式下无砟轨道结构各部件的静力响应,计算结果表明:轨枕一侧支承长度为1 092 mm是一种较为合理的支承方式。

聚氨酯泡沫合成轨枕的应用及发展

综述了玻纤增强聚氨酯泡沫合成轨枕的性能特点、应用和发展情况,介绍了聚氨酯泡沫合成轨枕的生产工艺,探讨了一体化成型技术壁垒和解决方案,并对聚氨酯泡沫合成轨枕应用前景进行了展望。

复合材料合成轨枕受力分析及在钢桥明桥面上的应用

钢桥明桥面的木枕存在品质下降、防腐处理不彻底等问题,导致其使用性能和寿命日趋下降,制约了运营速度、轴重和运量的提高。本文介绍了一种复合材料合成轨枕,从合成轨枕本身及其在钢桥上的安装和受力等方面进行分析,讨论合成轨枕在钢桥明桥面上使用的可行性。结果表明,复合材料合成轨枕强度指标均远优于木枕,可进行量化指标检验;在满足明桥面使用要求的前提下,复合材料合成轨枕的应力还有较大富余,截面尺寸可调整空间大。

玻纤增强聚氨酯合成轨枕耐腐蚀和耐老化性能研究

采用连续拉挤工艺,以组合聚醚、改性异氰酸酯及无碱玻璃纤维粗纱为原料制备了玻纤增强聚氨酯合成轨枕样品。研究了在酸、碱、盐溶液中的浸泡时长和荧光紫外灯照射时长对合成轨枕力学性能的影响。结果表明:玻纤增强聚氨酯合成轨枕的弯曲强度、竖向压缩强度、剪切强度和冲击韧性随着浸泡时间的增加而下降,下降幅度依次为碱溶液>酸溶液>盐溶液,其中剪切强度下降最为明显;采用UVA-340光源进行照射后,聚氨酯合成轨枕的力学性能呈现先升高后下降的趋势,但仍有较好的保留率。

树脂合成轨枕的测试与应用

树脂合成轨枕是一种新型轨枕材料,在我国首次使用。重点对树脂合成轨枕的检测方法、质量控制标准、铺设、修补和钉固等施工工艺做了阐述。将树脂合成轨枕的使用功能与木枕、混凝土轨枕进行对比分析,无论是性能、环境保护还是从长远经济角度看,树脂合成轨枕都是值得推广的一种新型轨枕材料。

路基上合成轨枕有砟轨道动力学特性研究

基于有限单元法与多体动力学理论,根据合成轨枕在有砟轨道上实际应用情况建立车辆-轨道耦合动力学模型,对时速200 km/h工况下路基上合成轨枕有砟轨道结构进行动力学计算分析,重点研究合成轨枕密度变化对轨道结构力学特性的影响规律。研究结果表明:当合成轨枕密度增大时,钢轨的垂向位移变化不明显,垂向加速度显著增大;合成轨枕的垂向位移变化较小,垂向加速度减小;车体的垂向加速度增大,横向加速度减小;脱轨系数和轮重减载率显著减小。

合成轨枕在日本铁路上的应用

合成轨枕在日本铁路上的应用徐玉香张树本１９８０年日本开发玻璃长纤维和硬质发泡聚氨酯复合材料合成轨枕。１９８５年取得了各种基本物理性能的详细数据和开发时试铺的验证报告，并正式投入使用。日前，日本铁路和民铁已铺设使用３０万根合成轨枕。虽然这种合成轨枕的重...

大跨度钢梁桥明桥面合成轨枕轨道施工技术探讨

随着全球经济的高速发展,基本建设范围的持续拓宽,以人为本和保护环境的理念深入人心。合成轨枕轻质高强,方便施工,特别是应用在钢桥轨道工程改造方面和钢梁桥明桥面方面,不使用混凝土道床降低整桥重量,无须浇筑混凝土具有环保特性,适应新时期工程建设的需求,是值得进一步推广与应用的重要施工技术。文章结合重庆朝天门大跨度钢梁桥明桥面合成轨枕施工,具体探讨合成轨枕运用在明桥面的施工技术。

城市轨道交通既有线上木枕道岔改造——合成轨枕抽换木枕可行性研究

本文作者结合国内某城市轨道交通既有线运营的现状,对城市轨道交通车厂线上铺设木枕改造进行调研和分析,希望能够对提升轨道交通设施安全性和稳定性提供良策,降低轨道交通运营风险,提升运营整体效益。

新型合成轨枕与木枕材料性能对比

聚氨酯泡沫合成轨枕作为新型轨枕已经在铁路特殊路段替代木枕并取得良好的使用效果,但目前仍缺少对合成轨枕和木枕综合性能测试对比数据,使得合成轨枕的推广仍存在一定阻力。依据CJ/T 399-2012 《聚氨酯泡沫合成轨枕》对合成轨枕和木枕进行各项性能对比测试。结果表明:合成轨枕的各项测试结果均满足标准要求且高于木枕;合成轨枕中的高强度玻璃纤维保证了轨枕的强度、弹性和疲劳性能,循环加载200万次后未发生破坏;合成轨枕所用树脂和玻璃纤维本身具有良好绝缘性和阻燃性,使得其表面电阻率比未注油木枕高4个数量级。