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U75V百米高速重轨矫前预弯冷却数值模拟

作　者: 贾昊
导　师: 宋华
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 重轨 冷却工艺参数 预弯规程 数值模拟
分类号: U213.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 33次
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内容摘要


随着我国国民经济的快速发展,铁路作为国民经济的大动脉,其“瓶颈”限制作用日趋明显,为尽快破解铁路运输“瓶颈”,铁路必须实施跨越式发展。高速铁路用重轨的制造是国民经济建设和社会可持续发展的基础保障。开展重轨轧后预弯冷却模拟分析对提高重轨产品精度、进而提高高速列车运行的平稳性具有重要意义。本文应用有限元分析软件ANSYS对U75V重轨预弯冷却过程进行数值模拟分析,分别对平直重轨冷却过程、不同初始温度下平直重轨冷却过程及不同预弯规程下预弯重轨冷却过程进行数值模拟分析,较为深刻的研究了重轨温度场分布规律、弯曲变形规律、残余应力分布规律及断面尺寸变化规律。通过模拟分析可知,重轨完成相变后重轨断面温度差最大,而终冷时刻(9000s)温度差最小。重轨自然冷却过程经历了弯向轨底——弯向轨头——弯向轨底——弯向轨头的弯曲变化过程,在相变阶段尤为复杂,终冷时刻重轨整体弯向轨头,而预弯重轨冷却同样经历了自然冷却相似弯曲变化过程,终冷时刻重轨整体接近平直。轨底中心终冷时刻残余应力随着重轨初始温度的增大而增大。重轨冷却后各部分断面尺寸变化率都接近或超过了1.3%。本文可为重轨冷却工艺参数及预弯规程制定提供理论依据和参考意见。

全文目录


中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1. 绪论  9-19
  1.1 我国高速铁路发展及高速铁路用重轨生产技术要求  9-10
  1.2 重轨的生产工艺及预弯冷却在重轨生产中的意义  10-15
    1.2.1 重轨的生产工艺  10-14
    1.2.2 预弯冷却工艺在重轨生产中的意义  14-15
  1.3 重轨矫前预弯冷却工艺国内外研究现状  15-17
    1.3.1 国内研究现状  15-16
    1.3.2 国外研究现状  16-17
  1.4 课题研究内容  17-18
  1.5 课题研究目标  18-19
2. 重轨预弯冷却分析相关理论基础  19-32
  2.1 传热学理论  19-26
    2.1.1 热传导原理  19-20
    2.1.2 对流换热与辐射换热  20-22
    2.1.3 相变分析原理  22-26
  2.2 ANSYS 有限元分析理论  26-29
    2.2.1 热分析有限元法  26-28
    2.2.2 ANSYS 中接触设置与摩擦理论  28-29
  2.3 弹塑性分析原理及冷却过程中应力应变关系  29-32
    2.3.1 弹塑性分析基本原理  29-30
    2.3.2 重轨冷却过程应力应变原理  30-32
3. 平直重轨自然冷却过程数值模拟  32-58
  3.1 有限元软件 ANSYS 简介及其耦合分析方法的选择  32-35
  3.2 重轨有限元模型的建立  35-48
    3.2.1 平直重轨自然冷却模型单元选择及网格划分  36-37
    3.2.2 重轨模型热结构物理参数选择  37-46
    3.2.3 初始条件、边界条件及求解输出设置  46-48
  3.3 平直重轨自然冷却有限元分析  48-56
    3.3.1 温度场分析  48-54
    3.3.2 弯曲变形分析  54-56
    3.3.3 残余应力分析  56
  3.4 本章小结  56-58
4. 不同初始条件对重轨冷却的影响  58-68
  4.1 冷却方案的确定  58-66
    4.1.1 不同初始条件对温度场的影响  58-62
    4.1.2 不同初始条件对弯曲变形的影响  62-63
    4.1.3 不同的初始条件对应力场的影响  63-64
    4.1.4 不同初始条件对重轨断面尺寸的影响  64-66
  4.2 本章小结  66-68
5. 预弯状态下重轨冷却数值模拟分析  68-74
  5.1 预弯方案的确定  68-73
    5.1.1 不同预弯方案弯曲变化分析  69-70
    5.1.2 不同预弯方案残余应力分析  70-71
    5.1.3 不同预弯方案重轨断面尺寸变化规律分析  71-73
  5.2 预弯重轨冷却模拟最佳方案的确定  73
  5.3 本章小结  73-74
6. 结论  74-76
  6.1 结论  74-75
  6.2 展望  75-76
参考文献  76-80
附录1  80-82
致谢  82-83
攻读学位期间发表的学术论文目录  83

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程 > 线路构造 > 轨道
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