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。

高速铁路用DI弹条生产工艺的研究改进及应用

从DI弹条的原有生产工艺入手,通过对弹条生产工艺中的重要质量环节进行了分析、研究和改进,对生产进程和工艺参数严格控制,从成形模具的改进,淬火、回火温度及时间的科学确定,到抛丸工艺的改进及对DI弹条局部结构的设计改进等,可以明显提高产品加工的质量和在高速铁路系统应用中的安全性和可靠性。

城市轨道交通减振轨道DI型弹条断裂原因分析及治理效果

[目的]弹条是减振轨道扣件中的关键部件,其力学性能及承受疲劳载荷性能关系到城市轨道交通列车运行安全及轨道使用寿命。针对目前弹条失效破坏频发的情况,有必要对其断裂原因进行分析并制定合理治理措施。[方法]以某城市轨道交通线路某区段出现弹条集中断裂的情况为依托,通过弹条断口分析确定弹条的断裂类型为疲劳断裂,通过分析弹条的化学成分和物理性能未发现异常状态,通过仿真分析和试验分析得到弹条的固有频率。结合弹条断裂区段轨道动态测试得到轨道和弹条的振动特性,由此确定轨道波磨可能是引起弹条出现反复断裂的主要原因。针对该原因制定了合理的治理措施,对治理前后的弹条断裂数量进行了统计。[结果及结论]钢轨打磨措施有效抑制了轨道波磨,大大减少了弹条断裂情况的发生,进一步佐证了轨道波磨是引起弹条断裂的主要原因。

城轨交通DI型弹条接触疲劳断裂机理研究

以DI型弹条为研究对象,基于实验得到正常行车状态下弹条的频域特性,采用有限元仿真对弹条进行失效特性分析。研究表明,弹条的断裂为疲劳断裂,表面缺陷产生的应力集中是弹条发生疲劳断裂的主要原因;在正常行车条件下,弹条和钢轨均在360 Hz和700 Hz附近产生峰值,其中钢轨的垂向及横向振动频谱变化趋势基本一致;弹条安装深度过大将导致弹条与铁垫板接触点产生一定应力集中,在长期强迫振动激励作用下弹条容易发生疲劳折断。

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.