基于ANSYS的有砟轨道桥上无缝道岔温度力及位移研究

摘要

无缝道岔和桥上无缝道岔是高速、重载铁路强化轨道结构的关键技术。其力学机理比较复杂，历来是铁路现代化技术研究中的热点和难点。新建铁路和城市高架线路，由于受到地形或环保等条件的制约，不可避免的要将无缝道岔铺设在桥上。世界许多专家学者提出了各种不同的无缝道岔计算理论和方法，并开展了相关的试验研究。但到迄今为止，还没有形成一种成熟和公认统一的方法。 基于有限单元法，建立了无缝道岔及桥上无缝道岔的温度力和位移的计算模型，根据ANSYS中的单元特性，钢轨、轨枕、扣件、道床、限位器、间隔铁、桥梁等选择不同的单元进行模拟，并选取合适的计算参数，对18号无缝道岔及桥上无缝道岔进行温度力与位移的计算。运用本文建立的无缝道岔有限元模型，对无缝道岔各影响参数进行分析计算。并针对桥上无缝道岔分析了简支梁桥上无缝道岔、连续梁桥上无缝道岔、连续刚构桥上无缝道岔温度力与位移的分布规律。 利用ANSYS的二次开发功能进行无缝道岔群分析系统的开发，UIDL进行用户界面设计，开发可视化的对话框，实现参数的输入，APDL实现参数的修改和功能模块的嵌入，使开发的模块有机的成为ANSYS的一部分。 本文的研究成果对桥上无缝道岔的设计、施工和养护具有重要的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1高速铁路发展概况

1.2道岔在铁路运输中的重要作用

1.3国内外道岔发展概况

1.3.1国外道岔的发展

1.3.2国内道岔的发展

1.4无缝道岔温度附加力研究概况

1.4.1国外学者研究概况

1.4.2国内学者研究概况

1.5有限元软件ANSYS的发展及在工程中的应用概况

1.5.1 ANSYS的发展概况

1.5.2ANSYS在工程中的应用

1.6本文的主要研究内容

第二章无缝道岔温度力传递机理与计算方法

2.1无缝道岔结构型式

2.2无缝道岔附加温度力传递机理

2.3无缝道岔温度附加力计算方法

2.3.1国内几种常用算法

2.3.2本文采用的方法

2.4本章小结

第三章无缝道岔有限元模型的建立和验证

3.1有限元法的基本原理

3.2无缝道岔有限元模型的建立

3.2.1分部模拟

3.2.2基本假设

3.2.3计算参数的选取

3.2.4道岔整体模型的建立

3.3无缝道岔受力与位移计算结果

3.4验证分析

3.4.1验证思路

3.4.2验证结论

3.5本章小结

第四章无缝道岔温度力与位移参数影响分析

4.1引言

4.2无缝道岔参数影响分析

4.2.1轨温变化幅度的影响

4.2.2扣件阻力的影响

4.2.3道床纵向阻力的影响

4.2.4限位器间隔影响

4.2.5轨枕抗弯刚度影响

4.3本章小结

第五章桥上有砟轨道无缝道岔的温度力与位移分析

5.1引言

5.2桥上无缝道岔模型的建立

5.3简支梁桥上无缝道岔温度力和位移

5.3.1简支梁桥上无缝道岔温度力和位移

5.3.2简支梁支座布置影响分析

5.3.3简支梁桥梁跨度影响分析

5.3.4限位器位置影响分析

5.3.5桥墩纵向刚度影响分析

5.3.6小结

5.4连续梁桥上无缝道岔温度力和位移

5.4.1连续梁桥上无缝道岔温度力和位移

5.4.2连续梁桥支座布置影响分析

5.4.3大跨度连续梁温度力和位移

5.5连续刚构梁桥无缝道分温度力和位移

5.6本章小结

第六章无缝道岔二次开发系统设计与实现

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6.1.1参数化设计语言(APDL)

6.1.2用户界面设计语言(UIDL)

6.2基于UIDL的用户界面开发

6.2.1用户界面开发的整体思想

6.2.2用户图形界面开发步骤

6.2.3用户图形界面开发

6.3本章小结

第七章结论及今后须努力的方向

7.1本文取得的主要成果

7.2今后的努力方向

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果