第7章-軌道結構力學分析學習教案

1、會計學1第第7章章-軌道軌道(gudo)結構力學分析結構力學分析第一頁，共61頁。2022-5-52第1頁/共60頁第二頁，共61頁。2022-5-53第一節(jié) 概述(i sh)軌道結構力學分析： 軌道結構力學分析，就是應用力學的基本原理，結合輪軌相互作用理論，運用設計模型來進行分析。應用力學的基本原理，在輪軌相互作用理論的指導下，用各種計算模型來分析軌道及其各個部件在機車車輛荷載(hzi)作用下產(chǎn)生應力、變形及其他動力響應。第2頁/共60頁第三頁，共61頁。2022-5-54第3頁/共60頁第四頁，共61頁。2022-5-55第4頁/共60頁第五頁，共61頁。2022-5-56圖7-1 輪軌之

2、間作用力三部分(b fen)：第5頁/共60頁第六頁，共61頁。2022-5-57垂向力的主要組成部分(z chn b fn)是車輪的輪載第6頁/共60頁第七頁，共61頁。2022-5-58第7頁/共60頁第八頁，共61頁。2022-5-59為靜輪載計算垂向動輪載偏載系數(shù)速度系數(shù)PPPPpddp1左側的系數(shù)分別可由實驗或計算來確定(qudng)，這將在后面的軌道強度計算中詳細介紹。第8頁/共60頁第九頁，共61頁。2022-5-510(pngshn)家的重視。第9頁/共60頁第十頁，共61頁。2022-5-511軌道方向不平順圖7-1 輪軌之間作用力第10頁/共60頁第十一頁，共61頁。202

3、2-5-512第11頁/共60頁第十二頁，共61頁。2022-5-513計算在垂直動荷載作用下，各部件(bjin)的應力第12頁/共60頁第十三頁，共61頁。2022-5-514第13頁/共60頁第十四頁，共61頁。2022-5-515第14頁/共60頁第十五頁，共61頁。2022-5-516kyq 第15頁/共60頁第十六頁，共61頁。2022-5-517kyq 第16頁/共60頁第十七頁，共61頁。2022-5-518第17頁/共60頁第十八頁，共61頁。2022-5-519鋼軌豎向抗彎剛度；xEJ16101 . 25矩，查表鋼軌截面對水平軸慣性鋼軌鋼彈性模量，xJMpaEE第18頁/共6

4、0頁第十九頁，共61頁。2022-5-520kDC第19頁/共60頁第二十頁，共61頁。2022-5-5213/mmN單位(dnwi)：第20頁/共60頁第二十一頁，共61頁。2022-5-522）。軌枕支承長度（）；軌枕寬度（軌枕撓度系數(shù)）。道床有效支承面積（）；道床平均下沉量（）；軌座上的壓力（mmlmmbyymmblmmyNRyblRCp02002第21頁/共60頁第二十二頁，共61頁。2022-5-523n單位：）。支點下沉量（）；力（作用在支點上的鋼軌壓mmyNRyRDppmmN /支點支點(zhdin)剛度剛度第22頁/共60頁第二十三頁，共61頁。2022-5-524MpammN

5、或2/）。軌枕間距（mmaayRkp第23頁/共60頁第二十四頁，共61頁。2022-5-525鋼軌在集中荷載作用鋼軌在集中荷載作用(zuyng)下發(fā)生撓下發(fā)生撓曲變形曲變形 xyy 彈性曲線方程為第24頁/共60頁第二十五頁，共61頁。2022-5-526分別為基礎反力強度和，剪力、彎矩鋼軌各截面的轉(zhuǎn)角qQM443322dxydEJqdxydEJQdxydEJMdxdy第25頁/共60頁第二十六頁，共61頁。2022-5-527kyq 044kydxydEJ得：鋼軌撓度。鋼軌基礎彈性系數(shù)；鋼軌的豎向抗彎剛度；式中ykEJ04 1444414ydxydmmEJk）變?yōu)椋菏剑〝?shù)鋼軌基礎與鋼軌剛比

6、系令（1）443322dxydEJqdxydEJQdxydEJMdxdy第26頁/共60頁第二十七頁，共61頁。2022-5-528xeCxeCxeCxeCyxixeDeCeBeAeyxxxxxixixixixisincossincossincos43211111通解(tngji)為：應用(yngyng)歐拉公式最后得：3334321820000, 0, EJPCPdxydEJxCCCdxdyxCCyx ，得，得時，時，；當；當，得，得時，時，當當，得得根據(jù)邊界條件：根據(jù)邊界條件：第27頁/共60頁第二十八頁，共61頁。2022-5-529xxePqxePQxxePMxeEJPxxeEJPyx

7、xxxxsincos2cos2sincos4sin4sincos823第28頁/共60頁第二十九頁，共61頁。2022-5-530 xxexxexxePaqRxxxsincos,sincossincos2令kNaPRmkNPMmmkPEJPy24)(283鋼軌(gnggu)撓度鋼軌(gnggu)彎矩軌枕反力第29頁/共60頁第三十頁，共61頁。2022-5-531載的影響時只計算一個轉(zhuǎn)向架輪當根據(jù)力的疊加原理：52412xkNPaRmkNPMmmPky)()()()()(5544332211xPxPxPxPxPP1, 0, 0333xxx第30頁/共60頁第三十一頁，共61頁。2022-5-5

8、32fp第31頁/共60頁第三十二頁，共61頁。2022-5-533PPPPPdd1定義542/120時，查表當hkmV牽引種類速度系數(shù)計算軌底彎曲應力用計算軌道下沉及軌下基礎部件的荷載及應力用內(nèi)燃電力蒸汽1004 . 0 v1008 . 0 v1006 . 0 v1003 . 0 v10045. 0v1006 . 0 vR,yM第32頁/共60頁第三十三頁，共61頁。2022-5-534p載。車輪作用于外軌上的輪車輪靜載；外軌偏載值；式中：定義：00PPPPPPPPphp002. 0允許欠超高。h第33頁/共60頁第三十四頁，共61頁。2022-5-535f200if 線路平面線路平面直線直

9、線曲線半徑（曲線半徑（m m）600600500500400400300300橫向水平橫向水平力系數(shù)力系數(shù)f f1.251.251.451.451.601.601.701.701.801.802.02.0800軌底內(nèi)緣彎曲應力。軌底內(nèi)緣彎曲應力。軌底外緣彎曲應力；軌底外緣彎曲應力；式中式中i 0第34頁/共60頁第三十五頁，共61頁。2022-5-536pdpdpdRRfMMyy111的計算公式為：（或軌枕動反力），鋼軌動壓力，鋼軌動彎矩鋼軌動撓度dddRMy靜彎矩、靜壓力。分別為鋼軌的靜撓度、式中RMy第35頁/共60頁第三十六頁，共61頁。2022-5-537fp、 第36頁/共60頁第三

10、十七頁，共61頁。2022-5-5381) 1) 靜力計算靜力計算(j sun) y,M,R(j sun) y,M,R2) 2) 各種系數(shù)各種系數(shù)3) 3) 準靜態(tài)計算準靜態(tài)計算(j sun)(j sun)4) 4) 各部件強度檢算各部件強度檢算fP,dddRMy,第37頁/共60頁第三十八頁，共61頁。2022-5-539MpaWMMpaWMdddd2211tt5 . 2td KKstdstd21 35. 13 . 1KKKs，舊軌新軌為安全系數(shù)，為屈服極限，為允許應力，圖6-6 彈性基礎上梁的撓曲第38頁/共60頁第三十九頁，共61頁。2022-5-540輪軌之間接觸(jich)面積約10

11、0mm2接觸(jich)應力可達1000MPa第39頁/共60頁第四十頁，共61頁。2022-5-541 橢圓形短半軸。橢圓形長半軸；橢圓形面積；輪載式中baabNPMpaabP23max第40頁/共60頁第四十一頁，共61頁。2022-5-542amnbBAEPma312213有關的系數(shù)。與，；彈性模量，泊松比，式中nmMpaEE5101 . 230. 025. 0第41頁/共60頁第四十二頁，共61頁。2022-5-543BAAB arccos式中：rtwrtwRRRABRRRBA1112111121。徑車輪踏面橫截面外形半；鋼軌頂面的圓弧半徑；徑接觸點處車輪的滾動半其中mmRmmRmmR

12、trw第42頁/共60頁第四十三頁，共61頁。2022-5-544xy21by786. 03 . 0maxmax其最大值和位置(wi zhi)為：第43頁/共60頁第四十四頁，共61頁。2022-5-545）。（軌枕與軌底的接觸面積式中2mmAARdz第44頁/共60頁第四十五頁，共61頁。2022-5-546第45頁/共60頁第四十六頁，共61頁。2022-5-547第46頁/共60頁第四十七頁，共61頁。2022-5-548mmNReaMmmNRbeaMdcdg2282121第47頁/共60頁第四十八頁，共61頁。2022-5-549第48頁/共60頁第四十九頁，共61頁。2022-5-5

13、50mmNReLeaLaLeMdC234812341122根據(jù)中間部分支承：2441111SLammammLmmNRaLMdc）；（鋼軌中心線至軌端距離；軌枕長度式中根據(jù)中間完全支承：第49頁/共60頁第五十頁，共61頁。2022-5-551）。鋼軌動壓力（）；軌枕底寬（道床支承長度；NRmmbedccggMMMM足強度條件：要求：計算出的彎矩滿第50頁/共60頁第五十一頁，共61頁。2022-5-552）。軌枕有效支承長度（）；軌枕底面寬度（）；鋼軌動壓力（式中mmemmbNRMpaebRddb第51頁/共60頁第五十二頁，共61頁。2022-5-553。數(shù)，道床應力分布不均勻系式中6 . 1maxmmMpambb4832295011eLePCSJmmePCSJ枕，中間部分支承：、；枕：中間不支承：、計算：其中軌枕有效支承長度bb要求：第52頁/共60頁第五十三頁，共61頁。2022-5-554第53頁/共60頁第五十四頁，共61頁。2022-5-555第54頁/共60頁第五十五頁，共61頁。2022-5-556ctgehctgbh2221