扣件DI弹条非正常部位断裂原因分析及结构优化

通过对DI弹条非正常部位断裂的研究,发现扣件安装时弹条与铁垫板安装孔发生接触,致使弹条在中肢与尾部圆弧过渡区域产生应力集中,发生早期疲劳断裂。本文在研究弹条结构及安装方式的基础上,在弹条的中肢与尾部圆弧过渡区域引入"凹面"结构,对弹条进行结构优化,并通过扣压力和疲劳性能检测、实验室疲劳断裂检验、现场试铺检验等对带有优化"凹面"结构的DI弹条性能进行检测。结果表明:优化后的弹条扣压力和疲劳性能均合格,且能有效抑制因接触产生的非正常部位断裂,提高弹条性能。

弹簧钢屈服强度对地铁DI型弹条力学性能的影响

基于激光3D扫描技术,精确绘制地铁DI型扣件系统的3D几何模型,结合非线性接触理论,建立三维有限元模型。计算了弹簧钢屈服强度对弹条扣压力、残余位移以及弹条卸载后残余应力的影响。结果表明:材料屈服强度越高扣压力越大、残余位移越小、残余塑性应变区越小,但是硬度提高的同时,弹簧钢材料的伸长率降低,韧性下降,易引发脆性断裂,建议将弹条的屈服强度控制在1200 MPa^1400 MPa范围内,既保证了弹条在设计弹程下具有足够的扣压力,又保证了弹条的高韧性、低残余应力和残余位移。

DT-Ⅲ型轨道扣件弹条性能分析

为研究轨道扣件弹条失效的原因,以DI型弹条为研究对象,建立DI扣件弹条分析模型,对弹条在10 kN扣压力下的静态强度分析,得到弹条组装后的应力集中点处于后拱小圆弧处.同时,在组装静态预应力下,对DT-Ⅲ型扣件弹条进行不同冲击力下的动态响应分析,得到弹条在动态激励作用下动态力与应力、位移的数值模型.结果表明:静力分析与动力分析中弹条的最大应力均发生在弹条后拱小圆弧后跟端处,且在不同动态激励力(1、2及3 kN)作用下,弹条的应力依次为2 077.4、2 270.2和2 433.3 MPa,远超过DT-Ⅲ型扣件弹条的抗拉强度,因此,在列车周期性冲击作用下,DT-Ⅲ型扣件弹条在后拱小圆弧后跟处将出现疲劳损伤并导致弹条断裂失效.