高铁声屏障连接螺栓松弛对疲劳寿命的影响

摘要

螺栓的疲劳寿命和松弛寿命影响着螺栓的使用寿命,在疲劳和松弛的共同作用下,柱脚处连接不断退化,为探究高铁声屏障连接螺栓松弛对疲劳寿命的影响,以某速度为400 km/h高铁声屏障非对称排布和对称排布螺栓为研究对象,利用ANSYS建立柱脚螺栓有限元模型,通过降温法施加预紧力,并施加正负单位弯矩荷载,计算柱脚最不利螺栓在不同预紧力作用下的应力幅,提出了应力幅随预紧力变化的拟合关系式;利用Midas建立声屏障整体模型,分析列车在400 km/h行驶速度下结构动力响应特性,提取柱脚螺栓弯矩时程结果,对仅考虑疲劳失效的螺栓寿命和考虑松弛疲劳共同影响下的螺栓寿命进行比较.研究结果表明:螺栓松弛会使预紧力下降,导致两种柱脚模型的螺栓应力幅增大;在已有的柱脚螺栓时程计算中,考虑松弛疲劳共同影响下的疲劳寿命比仅考虑疲劳作用时大大降低,当松弛导致预紧力下降至55%以后,将会产生疲劳效应,该结果可为连接结构领域设计人员定量评估螺栓寿命以及对螺栓的维修养护方面提供参考依据.