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应用非线性接触理论分析弹条 Ⅲ型扣件中弹条的应力和变形 被引量:26
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作者 武青海 陈厚嫦 +1 位作者 周虹伟 朱勇更 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期69-73,共5页
轨道扣件弹条传统的分析方法是将弹条与周围部件接触部位的边界加以约束,并解除某一约束点或面代之以外力。这种计算模型不能真实地反映弹条安装过程中的受力情况,导致计算结果偏差很大。因为弹条与预埋铁座之间,随载荷变化而改变接触... 轨道扣件弹条传统的分析方法是将弹条与周围部件接触部位的边界加以约束,并解除某一约束点或面代之以外力。这种计算模型不能真实地反映弹条安装过程中的受力情况,导致计算结果偏差很大。因为弹条与预埋铁座之间,随载荷变化而改变接触状态的边界条件属非线性接触问题,采用一种全新的边界处理方法———非线性接触理论来处理弹条边界条件,进行有限元分析计算,并与传统的边界条件处理方法所计算的弹条结果进行分析比较。其中非线性接触理论利用节点接触反力或节点应力来判断两个物体之间的接触状态,并采用最流行的库仑摩擦模型来模拟两个弹性体接触界面之间的摩擦接触情况,从而很好地处理了上述边界条件。应用残余应力的概念分析了弹条预压强化的机理,为改进弹条设计、制造安装提供科学依据。 展开更多
关键词 变形 非线性接触理论 弹条 残余应力 轨道扣件 弹性扣件 铁路
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基于车轨耦合和扣件精细模型的弹条疲劳分析 被引量:14
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作者 辛涛 杨学敏 +1 位作者 肖宏 张琦 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期4270-4276,共7页
针对扣件弹条的疲劳断裂问题,利用数值仿真手段对弹条疲劳寿命进行分析。首先,建立车辆-轨道耦合动力分析模型,通过仿真得到轨底垂向位移时程曲线;然后,建立扣件精细分析模型,将轨底垂向位移时程曲线作为输入荷载,计算得到扣件弹条的应... 针对扣件弹条的疲劳断裂问题,利用数值仿真手段对弹条疲劳寿命进行分析。首先,建立车辆-轨道耦合动力分析模型,通过仿真得到轨底垂向位移时程曲线;然后,建立扣件精细分析模型,将轨底垂向位移时程曲线作为输入荷载,计算得到扣件弹条的应力和应变时程曲线;最后,结合疲劳分析方法和累积损伤理论,对弹条的疲劳寿命进行分析。研究结果表明:弹条小圆弧处疲劳寿命最低,最易发生损坏,与现场调查结果一致;弹条疲劳寿命与安装弹程密切相关,随着弹条安装弹程的增大,弹条疲劳寿命急剧降低;为了延长扣件使用寿命,线路运营中应避免弹条的安装弹程过高。 展开更多
关键词 扣件弹条 疲劳寿命 车轨耦合 精细模型 仿真分析
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地铁曲线波磨段e型弹条大圆弧共振断裂因素研究 被引量:7
3
作者 吴浩 韦凯 +2 位作者 王显 李昕 王平 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1862-1871,共10页
为了科学探究e型弹条大圆弧共振断裂的影响因素,基于DTⅢ型扣件系统建立e型弹条精细化三维有限元模型。应用非线性有限单元法和模态分析方法并结合运营现场波磨测试结果,计算分析地铁小半径曲线波磨段列车荷载作用下扣件弹条的固有振动... 为了科学探究e型弹条大圆弧共振断裂的影响因素,基于DTⅢ型扣件系统建立e型弹条精细化三维有限元模型。应用非线性有限单元法和模态分析方法并结合运营现场波磨测试结果,计算分析地铁小半径曲线波磨段列车荷载作用下扣件弹条的固有振动特性。研究结果表明:e型弹条在钢轨波磨引起的高频激励条件下发生共振时,弹条等效应力最大值和剪应力最大值位置与现场弹条断裂位置高度吻合。列车过曲线段时,由于DTⅢ型扣件系统铁垫板上部结构的装配误差问题,扣件系统各部件之间存在接触缝隙。轨距挡块在列车横向作用力下会产生横向微动,从而影响弹条趾端边界条件,导致弹条第2阶固有频率大幅降低。在某湿热多雨的沿海地区,地铁线路运营环境较为潮湿,长期的潮湿环境将会减小弹条趾端与轨距挡块接触面之间的摩阻力,随着弹条趾端摩擦约束作用的减弱,e型弹条在安装状态下第2阶固有频率显著降低,并且在轨距挡块出现横向微动的情况下,弹条第2阶固有频率降低幅度增大,甚至接近现场波磨通过频率,导致弹条在第2阶固有频率发生共振。扣件系统装配误差与潮湿的线路运营环境可能会造成弹条大圆弧共振断裂问题。 展开更多
关键词 扣件弹条 模态分析 断裂失效 非线性有限元 钢轨波磨
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钢轨横移和轨下胶垫刚度对扣件弹条应力的影响 被引量:7
4
作者 尚红霞 陶功权 +3 位作者 沈火明 温泽峰 金学松 张树峰 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期59-64,共6页
选用福斯罗扣件弹条为研究对象,基于非线性接触理论,建立扣件系统有限元模型,确定弹条在安装状态下的危险区域,研究钢轨横移和轨下胶垫刚度对弹条危险区域的影响,并与现场弹条破坏位置对比。结果表明:弹条在安装完成后,弹条危险区域出... 选用福斯罗扣件弹条为研究对象,基于非线性接触理论,建立扣件系统有限元模型,确定弹条在安装状态下的危险区域,研究钢轨横移和轨下胶垫刚度对弹条危险区域的影响,并与现场弹条破坏位置对比。结果表明:弹条在安装完成后,弹条危险区域出现在弹条后端圆弧内侧的表层,弯曲和扭转起主要作用;随着钢轨横向位移和轨下胶垫刚度的变化,两侧扣件弹条最大等效应力和扣压力均发生明显变化。 展开更多
关键词 扣件弹条 钢轨横移 轨下胶垫刚度 应力
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基于脉冲激励下钢轨振动响应的扣件失效识别方法 被引量:10
5
作者 侯博文 李佳静 +1 位作者 高亮 蔡小培 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期122-133,共12页
针对高速铁路无砟轨道扣件失效的检测问题,提出了脉冲激励下钢轨振动响应的扣件失效识别算法。利用实验室1∶1实尺模型,通过人工移除扣件弹条的方式模拟扣件失效,分别测试得到脉冲激励下钢轨在扣件良好及失效状态下的时域振动响应,利用... 针对高速铁路无砟轨道扣件失效的检测问题,提出了脉冲激励下钢轨振动响应的扣件失效识别算法。利用实验室1∶1实尺模型,通过人工移除扣件弹条的方式模拟扣件失效,分别测试得到脉冲激励下钢轨在扣件良好及失效状态下的时域振动响应,利用快速傅里叶变换及倍频程分析得到钢轨的振动加速度级。将扣件良好及失效状态下钢轨振动加速度振级差值和特征频带占比作为判断扣件失效的评价指标,进一步研究了频带划分方式、振动加速度振级差阈值、特征频带占比阈值对于识别准确率的影响规律,最后提出了针对扣件失效的识别算法与敏感参数选取,结合实验室和京沈高铁正线现场的测试结果对算法的可靠性进行了验证。在此基础上,进一步研究了测点安装位置、邻近非目标扣件失效以及人为操作误差对于识别准确率的影响规律。结果表明:该文提出的扣件失效识别程序在扣件单侧失效条件下的准确率可达100%;在目标扣件两侧的相邻扣件存在失效时,目标扣件的识别准确率仍可达到100%;当测点位于扣件所在断面的钢轨轨腰及轨底外侧时识别准确率在95%以上;沿线路方向上,以扣件中心线为基准,当激励点位置与基准位置的偏差小于6 cm、测点位置与基准位置偏差不大于6 cm时程序识别准确率在95%以上。 展开更多
关键词 铁道工程 扣件失效 脉冲激励 钢轨振动 频谱分析 锤击试验
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地铁弹条Ⅲ型扣件铁垫板端部圆角优化分析 被引量:5
6
作者 张树峰 温泽峰 +1 位作者 尚红霞 金学松 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1335-1340,共6页
基于非线性接触理论,建立了地铁弹条Ⅲ型扣件系统有限元模型。计算了弹条扣压力与弹程之间的关系,分析了Ⅲ型弹条插入铁垫板插孔不同长度下的弹条应力,研究了铁垫板端部插孔圆角半径对扣压力和应力的影响,基于数值结果,优化了铁垫板端... 基于非线性接触理论,建立了地铁弹条Ⅲ型扣件系统有限元模型。计算了弹条扣压力与弹程之间的关系,分析了Ⅲ型弹条插入铁垫板插孔不同长度下的弹条应力,研究了铁垫板端部插孔圆角半径对扣压力和应力的影响,基于数值结果,优化了铁垫板端部插孔圆角半径。结果表明:弹条插入铁垫板插孔的长度对弹条与铁垫板插孔间的接触状态影响明显;弹条应力集中区域出现在与铁垫板端部接触的弹条后端圆弧内侧表面;将铁垫板圆角半径改为8 mm,可以明显减小该区域的应力值。 展开更多
关键词 扣件弹条 铁垫板 圆角半径 优化分析
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地铁扣件e型弹条受载特征分析 被引量:4
7
作者 吴浩 韦凯 +2 位作者 郭恭兵 薄栋乾 王平 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期665-673,共9页
为了科学探究地铁扣件e型弹条真实受载情况下的受载特征,基于DTⅢ型扣件系统建立e型弹条精细化三维有限元模型,结合金属材料塑性变形和断裂机理研究中的应力状态参数概念,计算分析正常安装状态与共振状态下弹条的断裂危险位置和断裂类... 为了科学探究地铁扣件e型弹条真实受载情况下的受载特征,基于DTⅢ型扣件系统建立e型弹条精细化三维有限元模型,结合金属材料塑性变形和断裂机理研究中的应力状态参数概念,计算分析正常安装状态与共振状态下弹条的断裂危险位置和断裂类型。研究结果表明:弹条现场断裂位置普遍出现在小圆弧与中肢连接处,弹条在正常安装状态下其等效应力最大值出现在小圆弧与跟段连接处,与弹条现场断裂位置不一致,而最大应力三轴度以及最小应力软性系数与现场断裂位置高度吻合,表明应力状态参数可以更好地描述弹条的断裂危险点。在钢轨波磨引发的共振条件下,弹条最大应力三轴度以及最小应力软性系数同样出现在小圆弧与中肢连接处,并且弹条最大应力三轴度增大60.3%,最小应力软性系数减少5.4%,弹条更易于发生脆性断裂。弹条小圆弧与中肢连接处横断面的罗德系数显示,小圆弧内侧约等于1,外侧约等于-1,这表明此处横断面受弯曲应力作用。e型弹条在钢轨波磨引起的共振条件下,弹条小圆弧与中肢连接处易于产生微裂纹,同时小圆弧内侧拉应力场会加速裂纹扩展,从而导致弹条瞬间脆断。 展开更多
关键词 e型弹条 应力三轴度 罗德参数 软性系数 脆性断裂
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高架桥无碴轨道用小阻力弹性扣件的研究设计 被引量:9
8
作者 肖俊恒 赵汝康 杜功立 《铁道建筑》 北大核心 2002年第9期18-21,共4页
根据高架桥无碴轨道铺设无缝线路对扣件的特殊要求 ,研制出小阻力弹性扣件———WJ 2型扣件。文章重点介绍其结构特点、性能指标。
关键词 小阻力弹性扣件 设计 高架桥 无碴轨道 无缝线路
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弹条疲劳试验断裂分析 被引量:10
9
作者 王艳华 崔冬芳 胡智博 《理化检验(物理分册)》 CAS 2012年第1期68-70,共3页
弹条进行疲劳试验时发生早期断裂。采用化学成分分析、硬度测试、断口分析、金相检验和能谱分析对弹条断裂的原因进行了分析。结果表明:弹条疲劳断裂是由于达克罗处理前表面严重锈蚀所产生的表面凹坑所致。
关键词 弹条 疲劳断裂 凹坑 锈蚀
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弹条Ⅲ型扣件性能测试与分析 被引量:6
10
作者 奚绍良 龚佩 毅俞峰 《铁道标准设计》 2002年第7期8-11,共4页
以实验室数据为依据 ,研究弹条Ⅲ型扣件的性能及扣件节点的特性 ,并分析诸多影响扣件正常使用的因素 ,同时 ,为检算轨道受力及稳定提供重要参数。
关键词 弹条Ⅲ型扣件 性能测试 铁路轨道
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客运专线无砟轨道 扣件系统技术研究 被引量:33
11
作者 肖俊恒 《中国铁路》 北大核心 2009年第2期44-47,54,共5页
提出客运专线无砟轨道扣件系统技术要求和关键技术,分析世界各国高速铁路无砟轨道扣件系统技术,介绍我国自主研发的无砟轨道扣件系统的技术特征,对日本、德国、英国和我国主要类型扣件的扣压件形式及紧固方式、联结方式、承受横向力方... 提出客运专线无砟轨道扣件系统技术要求和关键技术,分析世界各国高速铁路无砟轨道扣件系统技术,介绍我国自主研发的无砟轨道扣件系统的技术特征,对日本、德国、英国和我国主要类型扣件的扣压件形式及紧固方式、联结方式、承受横向力方式、弹性性能、钢轨位置调整方式进行性能分析,提出无砟轨道扣件结构选型中应注意的问题。 展开更多
关键词 客运专线 无砟轨道 扣件系统 技术分析
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城市轨道交通中单趾弹条扣件的弹条强度分析 被引量:8
12
作者 李伟强 《交通科技》 2012年第2期78-80,84,共4页
文中采用有限单元法建立了单趾弹条的实体模型,针对设计工作状态,计算其服役期间的等效应力分布和扣压力水平,并对其中肢约束长度、弹程和弹簧钢半径的特性影响进行了分析。通过分析发现,弹条的最大应力出现在中肢和趾端过渡小圆弧处,... 文中采用有限单元法建立了单趾弹条的实体模型,针对设计工作状态,计算其服役期间的等效应力分布和扣压力水平,并对其中肢约束长度、弹程和弹簧钢半径的特性影响进行了分析。通过分析发现,弹条的最大应力出现在中肢和趾端过渡小圆弧处,值得其生产、安装、运营养护时关注;而在相关的特性影响分析中,弹程影响较大,中肢约束长度和弹簧钢半径的影响较小。 展开更多
关键词 城市轨道交通 扣件 弹条 强度分析
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城市轨道交通高架线高弹性钢轨扣件的研究设计 被引量:3
13
作者 吴建忠 《地铁与轻轨》 2003年第4期27-33,共7页
通过对轨道交通高架线钢轨扣件的分析,确定了新型高弹性扣件的设计原则、设计参数及结构形式,介绍了新型扣件的抗疲劳及减振性能试验情况。
关键词 城市轨道交通 高架线 弹性扣件 钢轨扣件 设计 疲劳试验 减振性能
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C型无螺栓扣件在武钢铁道中的应用
14
作者 熊学政 李伟 《铁道建筑》 北大核心 1999年第6期25-27,共3页
】介绍适用于木枕和混凝土轨枕的两种C型扣件的构造、技术特点及试用效果。
关键词 钢轨扣件 铁路 C型机件 无螺栓扣件
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模糊决策在无碴轨道扣件综合选型中的应用
15
作者 肖杰灵 颜华 郭利康 《学术动态(成都)》 2006年第3期11-15,共5页
关键词 轨道扣件 模糊决策 选型问题 无碴轨道 应用 高速铁路建设 几何尺寸 养护维修
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地铁扣件弹条失效分析及结构阻尼优化 被引量:5
16
作者 高晓刚 冯青松 +1 位作者 王安斌 李文豪 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期94-102,共9页
为研究弹条断裂失效原因,以地铁常见DI弹条为研究对象,分析和总结断裂DI弹条材料宏观及微观特征,初步发现伤损弹条裂纹源区凹凸不平,存在表面缺陷。建立扣件弹条及铁垫板有限元简化模型,分析弹条中肢与扣件铁垫板不同安装深度对弹条强... 为研究弹条断裂失效原因,以地铁常见DI弹条为研究对象,分析和总结断裂DI弹条材料宏观及微观特征,初步发现伤损弹条裂纹源区凹凸不平,存在表面缺陷。建立扣件弹条及铁垫板有限元简化模型,分析弹条中肢与扣件铁垫板不同安装深度对弹条强度的影响,发现非正常安装2 mm以上弹条中趾接触位置出现接触应力集中斑,且超过正常安装深度4 mm时应力急剧增大。通过对DI弹条自由、安装下试验模态参数识别,首次得到弹条中肢相对于扣件铁垫板不同安装深度下模态参数特征,弹条模态仿真结果与试验结果对比误差在3%以内。借助行车条件下弹条模态特征及钢轨波磨测试分析结果,揭示DI弹条中肢在超过正常安装深度2 mm以上其安装模态频率与钢轨磨耗激励频率范围(462~668 Hz)基本吻合,导致在周期性强迫振动激励作用下发生共振失效的机理。基于DI弹条断裂失效机理,以“远离激励频带、减小振动幅值及保证互换安装”为改进目标,对弹条进行结构阻尼优化。相对原DI弹条参数特征,优化结果显示,阻尼弹条强度满足材料要求,且疲劳寿命提高4.86倍;阻尼弹条安装模态频率先减小后增大,成功避开钢轨波磨激励频率范围;阻尼弹条主峰值频率幅值下降8.4%。在列车正常行驶下,优化后DI阻尼弹条延长了扣件服役寿命。 展开更多
关键词 地铁扣件弹条 过渡安装 模态频响 失效机理 阻尼优化
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地铁DTⅢ型扣件e型弹条疲劳特性理论分析 被引量:9
17
作者 薄栋乾 江万红 +1 位作者 吴浩 庞玲 《铁道标准设计》 北大核心 2021年第8期55-59,共5页
为分析DTⅢ型扣件系统e型弹条在钢轨波磨条件下的疲劳损伤及其疲劳类型,首先建立包含e型弹条在内的扣件系统局部有限元模型,然后建立车辆-轨道耦合动力学模型,获取单个转向架通过时的钢轨垂向位移时程曲线,以此作为边界条件输入至有限... 为分析DTⅢ型扣件系统e型弹条在钢轨波磨条件下的疲劳损伤及其疲劳类型,首先建立包含e型弹条在内的扣件系统局部有限元模型,然后建立车辆-轨道耦合动力学模型,获取单个转向架通过时的钢轨垂向位移时程曲线,以此作为边界条件输入至有限元模型中,获取e型弹条的应变、应力时程变化规律,最后采用相应的疲劳理论对e型弹条疲劳损伤及其疲劳类型展开分析。研究结果表明:e型弹条在钢轨波磨条件下的疲劳损伤最大位置在弹条后拱与跟端相接处;曲线波磨条件下弹条疲劳损伤大于直线波磨,与实际运营情况相符;弹条疲劳寿命大于转变寿命,其疲劳类型为应力疲劳。 展开更多
关键词 地铁 e型弹条 应力疲劳 应变疲劳 疲劳损伤 转变寿命
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地铁减振扣件轨下弹性垫刚度特性与寿命预测 被引量:4
18
作者 高晓刚 冯青松 +2 位作者 马宇飞 王安斌 孙海波 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期127-136,共10页
为了研究地铁减振扣件弹性垫在服役过程中刚度敏感性和对线路环境振动的影响,以南京地铁多条运营线路中抽取的压缩型减振扣件为研究对象,开展了压缩型扣件轨下弹性垫服役刚度特性、常温下疲劳特性和热加速疲劳老化特性等多环境室内综合... 为了研究地铁减振扣件弹性垫在服役过程中刚度敏感性和对线路环境振动的影响,以南京地铁多条运营线路中抽取的压缩型减振扣件为研究对象,开展了压缩型扣件轨下弹性垫服役刚度特性、常温下疲劳特性和热加速疲劳老化特性等多环境室内综合测试;基于测试结果对比分析了新旧压缩型扣件轨下弹性垫使用时间与刚度变化的相关性,得到了轨下弹性垫的时间-寿命特性曲线,提出了轨下弹性垫刚度变化百分比与使用时间的寿命预测模型。研究结果表明:在周期性轮轨载荷和线路温湿碱环境等综合作用下,地铁减振扣件轨下弹性垫的服役刚度随使用时间呈线性增加趋势,其弹性发生了性能退化;新的轨下弹性垫热加速疲劳老化刚度曲线与服役抽样轨下弹性垫的刚度曲线趋势基本一致,即轨下弹性垫的热加速循环老化试验能够模拟或演化轨道交通线路的热机械循环载荷等现场条件;基于Arrhenius寿命-应力热加速老化模型,轨下弹性垫服役应力和加速老化应力下的加速因子分别为1.99和1.36,进而可通过加速因子预测减振扣件轨下弹性垫的更换周期。 展开更多
关键词 城市轨道 减振扣件 轨下弹性垫 刚度特征 热加速疲劳老化特性 寿命预测
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青藏铁路弹条Ⅰ型扣件绝缘轨距挡板的研制 被引量:6
19
作者 肖鹏 林金火 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2005年第9期43-46,共4页
针对青藏铁路所处自然地理环境对轨道扣件用高分子材料提出的特殊要求,以POE-g-MAH为主增韧剂,环氧化聚合物为协同增韧剂,同时添加复合型抗紫外线助剂,制备了增韧、耐候PA66复合材料。采用该复合材料生产的弹条I型扣件绝缘轨距挡板的综... 针对青藏铁路所处自然地理环境对轨道扣件用高分子材料提出的特殊要求,以POE-g-MAH为主增韧剂,环氧化聚合物为协同增韧剂,同时添加复合型抗紫外线助剂,制备了增韧、耐候PA66复合材料。采用该复合材料生产的弹条I型扣件绝缘轨距挡板的综合性能完全满足使用要求。 展开更多
关键词 尼龙66 增韧 耐候 轨道扣件 轨距挡板 铁路弹条 青藏铁路 绝缘 Ⅰ型 自然地理环境
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地下线及高架线通用无螺栓e型弹条的研制 被引量:3
20
作者 曾向荣 申晓鹏 《都市快轨交通》 2008年第3期59-62,共4页
根据地铁扣件弹条的技术应用及发展趋势,以国内应用成熟的两种无螺栓e型弹条为基础,采用有限元分析方法,设计一种可同时用于地铁工程地下线及高架线的16无螺栓e型小阻力弹条。结果表明,不仅可减少地铁工程的扣件设备类型,而且弹条的... 根据地铁扣件弹条的技术应用及发展趋势,以国内应用成熟的两种无螺栓e型弹条为基础,采用有限元分析方法,设计一种可同时用于地铁工程地下线及高架线的16无螺栓e型小阻力弹条。结果表明,不仅可减少地铁工程的扣件设备类型,而且弹条的材料用量及最大应力水平比现有产品均有所降低。目前该弹条已进行试制,并通过500万次疲劳试验的检验。 展开更多
关键词 地铁 轨道 扣件 小阻力 弹条
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