非线性接触理论下弹条紧固件的力学性能分析

轨道支撑是交通工程、机械工程、化学工程中常用的支撑形式,以弹条紧固件为核心的扣件系统又是轨道支撑的常用紧固形式。传统分析轨道扣件受力性能变化是直接将扣件系统中的弹条紧固件(本文以WJ-7型扣件中的W1型弹条紧固件为例进行分析)单独建模,然后在弹条紧固件周围施加边界约束和外力,这种传统的单一弹条紧固件模型虽然能够快速计算出弹条紧固件的受力变化情况,但是却不能反映弹条紧固件在服役工作状态下真正的受力变化状态。因为弹条紧固件与垫板、锚固螺栓和绝缘块之间存在接触,忽略掉弹条与扣件系统中零部件的实际接触作用会使模型分析计算结果与弹条实际受力情况存在较大偏差。为了使扣件模型的模拟结果更接近扣件弹条实际工作状况下的受力状态,本文采用非线性接触理论,在ABAQUS有限元软件中建立存在接触的扣件弹条模型,并对扣件弹条模型进行力学性能分析,分析结果得出在25.5kN荷载作用下W1型弹条紧固件前端扣压力达到9.72kN、弹条后端圆弧靠内侧表面应力值为1614MPa,说明在锚固螺栓上施加30kN荷载使W1型弹条达到实际安装要求。进一步地,模拟分析扣件弹条模型2000Hz内前6阶的模态固有频率,发现该模型前6阶的模态固有频率与试验测得W1型弹条前6阶的模态固有频率相近,进一步验证了采用非线性接触理论建立的扣件弹条模型是相对可靠的。

一种弹条紧固件的疲劳模拟安全分析

在机械工程、交通工程和化学工程中常用到轨道支撑,扣件紧固结构是轨道支撑的一种常用紧固结构。该结构是轨道支撑的关键部件之一,弹条紧固件又是扣件紧固结构的核心。弹条紧固件在预紧力的作用下,利用弹性变形产生压力,将轨道和轨道下方的部件连接,形成一个相对紧凑和牢固的系统。随着我国机械工程的快速发展,扣件紧固结构的运用愈发广泛,近年来在化学工程湿法磷酸装置的转台过滤机轨道上也开始使用以弹条紧固件为核心的扣件紧固结构。目前国内外研究以弹条紧固件为核心的扣件紧固结构的文献不多,对扣件紧固结构的疲劳安全分析更少。为了加快推进该结构在化学工程中的应用,推进弹条紧固件的疲劳安全分析很有必要。本文以WJ-7型扣件紧固结构为例,采用有限元数值模拟的方法,在25.0kN预紧力的作用下,分别加载7.5kN、10.0kN、12.5kN的循环荷载,模拟弹条紧固件的疲劳特性,做出安全评价,为后续的设计、安装和使用提供参考。