第7章-轨道结构力学分析学习教案

1、会计学1第第7章章-轨道轨道(gudo)结构力学分析结构力学分析第一页，共61页。2022-5-52第1页/共60页第二页，共61页。2022-5-53第一节 概述(i sh)轨道结构力学分析： 轨道结构力学分析，就是应用力学的基本原理，结合轮轨相互作用理论，运用设计模型来进行分析。应用力学的基本原理，在轮轨相互作用理论的指导下，用各种计算模型来分析轨道及其各个部件在机车车辆荷载(hzi)作用下产生应力、变形及其他动力响应。第2页/共60页第三页，共61页。2022-5-54第3页/共60页第四页，共61页。2022-5-55第4页/共60页第五页，共61页。2022-5-56图7-1 轮轨之

2、间作用力三部分(b fen)：第5页/共60页第六页，共61页。2022-5-57垂向力的主要组成部分(z chn b fn)是车轮的轮载第6页/共60页第七页，共61页。2022-5-58第7页/共60页第八页，共61页。2022-5-59为静轮载计算垂向动轮载偏载系数速度系数PPPPpddp1左侧的系数分别可由实验或计算来确定(qudng)，这将在后面的轨道强度计算中详细介绍。第8页/共60页第九页，共61页。2022-5-510(pngshn)家的重视。第9页/共60页第十页，共61页。2022-5-511轨道方向不平顺图7-1 轮轨之间作用力第10页/共60页第十一页，共61页。202

3、2-5-512第11页/共60页第十二页，共61页。2022-5-513计算在垂直动荷载作用下，各部件(bjin)的应力第12页/共60页第十三页，共61页。2022-5-514第13页/共60页第十四页，共61页。2022-5-515第14页/共60页第十五页，共61页。2022-5-516kyq 第15页/共60页第十六页，共61页。2022-5-517kyq 第16页/共60页第十七页，共61页。2022-5-518第17页/共60页第十八页，共61页。2022-5-519钢轨竖向抗弯刚度；xEJ16101 . 25矩，查表钢轨截面对水平轴惯性钢轨钢弹性模量，xJMpaEE第18页/共6

4、0页第十九页，共61页。2022-5-520kDC第19页/共60页第二十页，共61页。2022-5-5213/mmN单位(dnwi)：第20页/共60页第二十一页，共61页。2022-5-522）。轨枕支承长度（）；轨枕宽度（轨枕挠度系数）。道床有效支承面积（）；道床平均下沉量（）；轨座上的压力（mmlmmbyymmblmmyNRyblRCp02002第21页/共60页第二十二页，共61页。2022-5-523n单位：）。支点下沉量（）；力（作用在支点上的钢轨压mmyNRyRDppmmN /支点支点(zhdin)刚度刚度第22页/共60页第二十三页，共61页。2022-5-524MpammN

5、或2/）。轨枕间距（mmaayRkp第23页/共60页第二十四页，共61页。2022-5-525钢轨在集中荷载作用钢轨在集中荷载作用(zuyng)下发生挠下发生挠曲变形曲变形 xyy 弹性曲线方程为第24页/共60页第二十五页，共61页。2022-5-526分别为基础反力强度和，剪力、弯矩钢轨各截面的转角qQM443322dxydEJqdxydEJQdxydEJMdxdy第25页/共60页第二十六页，共61页。2022-5-527kyq 044kydxydEJ得：钢轨挠度。钢轨基础弹性系数；钢轨的竖向抗弯刚度；式中ykEJ04 1444414ydxydmmEJk）变为：式（数钢轨基础与钢轨刚比

6、系令（1）443322dxydEJqdxydEJQdxydEJMdxdy第26页/共60页第二十七页，共61页。2022-5-528xeCxeCxeCxeCyxixeDeCeBeAeyxxxxxixixixixisincossincossincos43211111通解(tngji)为：应用(yngyng)欧拉公式最后得：3334321820000, 0, EJPCPdxydEJxCCCdxdyxCCyx ，得，得时，时，；当；当，得，得时，时，当当，得得根据边界条件：根据边界条件：第27页/共60页第二十八页，共61页。2022-5-529xxePqxePQxxePMxeEJPxxeEJPyx

7、xxxxsincos2cos2sincos4sin4sincos823第28页/共60页第二十九页，共61页。2022-5-530 xxexxexxePaqRxxxsincos,sincossincos2令kNaPRmkNPMmmkPEJPy24)(283钢轨(gnggu)挠度钢轨(gnggu)弯矩轨枕反力第29页/共60页第三十页，共61页。2022-5-531载的影响时只计算一个转向架轮当根据力的叠加原理：52412xkNPaRmkNPMmmPky)()()()()(5544332211xPxPxPxPxPP1, 0, 0333xxx第30页/共60页第三十一页，共61页。2022-5-5

8、32fp第31页/共60页第三十二页，共61页。2022-5-533PPPPPdd1定义542/120时，查表当hkmV牵引种类速度系数计算轨底弯曲应力用计算轨道下沉及轨下基础部件的荷载及应力用内燃电力蒸汽1004 . 0 v1008 . 0 v1006 . 0 v1003 . 0 v10045. 0v1006 . 0 vR,yM第32页/共60页第三十三页，共61页。2022-5-534p载。车轮作用于外轨上的轮车轮静载；外轨偏载值；式中：定义：00PPPPPPPPphp002. 0允许欠超高。h第33页/共60页第三十四页，共61页。2022-5-535f200if 线路平面线路平面直线直

9、线曲线半径（曲线半径（m m）600600500500400400300300横向水平横向水平力系数力系数f f1.251.251.451.451.601.601.701.701.801.802.02.0800轨底内缘弯曲应力。轨底内缘弯曲应力。轨底外缘弯曲应力；轨底外缘弯曲应力；式中式中i 0第34页/共60页第三十五页，共61页。2022-5-536pdpdpdRRfMMyy111的计算公式为：（或轨枕动反力），钢轨动压力，钢轨动弯矩钢轨动挠度dddRMy静弯矩、静压力。分别为钢轨的静挠度、式中RMy第35页/共60页第三十六页，共61页。2022-5-537fp、 第36页/共60页第三

10、十七页，共61页。2022-5-5381) 1) 静力计算静力计算(j sun) y,M,R(j sun) y,M,R2) 2) 各种系数各种系数3) 3) 准静态计算准静态计算(j sun)(j sun)4) 4) 各部件强度检算各部件强度检算fP,dddRMy,第37页/共60页第三十八页，共61页。2022-5-539MpaWMMpaWMdddd2211tt5 . 2td KKstdstd21 35. 13 . 1KKKs，旧轨新轨为安全系数，为屈服极限，为允许应力，图6-6 弹性基础上梁的挠曲第38页/共60页第三十九页，共61页。2022-5-540轮轨之间接触(jich)面积约10

11、0mm2接触(jich)应力可达1000MPa第39页/共60页第四十页，共61页。2022-5-541 椭圆形短半轴。椭圆形长半轴；椭圆形面积；轮载式中baabNPMpaabP23max第40页/共60页第四十一页，共61页。2022-5-542amnbBAEPma312213有关的系数。与，；弹性模量，泊松比，式中nmMpaEE5101 . 230. 025. 0第41页/共60页第四十二页，共61页。2022-5-543BAAB arccos式中：rtwrtwRRRABRRRBA1112111121。径车轮踏面横截面外形半；钢轨顶面的圆弧半径；径接触点处车轮的滚动半其中mmRmmRmmR

12、trw第42页/共60页第四十三页，共61页。2022-5-544xy21by786. 03 . 0maxmax其最大值和位置(wi zhi)为：第43页/共60页第四十四页，共61页。2022-5-545）。（轨枕与轨底的接触面积式中2mmAARdz第44页/共60页第四十五页，共61页。2022-5-546第45页/共60页第四十六页，共61页。2022-5-547第46页/共60页第四十七页，共61页。2022-5-548mmNReaMmmNRbeaMdcdg2282121第47页/共60页第四十八页，共61页。2022-5-549第48页/共60页第四十九页，共61页。2022-5-5

13、50mmNReLeaLaLeMdC234812341122根据中间部分支承：2441111SLammammLmmNRaLMdc）；（钢轨中心线至轨端距离；轨枕长度式中根据中间完全支承：第49页/共60页第五十页，共61页。2022-5-551）。钢轨动压力（）；轨枕底宽（道床支承长度；NRmmbedccggMMMM足强度条件：要求：计算出的弯矩满第50页/共60页第五十一页，共61页。2022-5-552）。轨枕有效支承长度（）；轨枕底面宽度（）；钢轨动压力（式中mmemmbNRMpaebRddb第51页/共60页第五十二页，共61页。2022-5-553。数，道床应力分布不均匀系式中6 . 1maxmmMpambb4832295011eLePCSJmmePCSJ枕，中间部分支承：、；枕：中间不支承：、计算：其中轨枕有效支承长度bb要求：第52页/共60页第五十三页，共61页。2022-5-554第53页/共60页第五十四页，共61页。2022-5-555第54页/共60页第五十五页，共61页。2022-5-556ctgehctgbh2221