重轨水平矫直规程解析及有限元动态仿真研究

摘要

铁路建设为我国经济发展提供了强大的动力,起着至关重要的作用,经济可持续发展更需要铁路建设作保障,随着经济的不断进步,铁路运输高速化,重载化的速度也不断加快,铁路主干线上60 kg/m重轨的铺设量亦在不断提升这也自然对重轨的质量有更高的要求,重轨的成材率主要由重轨的平直度和残余应力决定,由此,国家冶金局和铁道部出台了《时速200 km客运专线60 kg/m重轨暂行技术条件》,对重轨的残余应力提出了明确的要求。矫直作为重轨生产中的最后一道主要工序,对重轨的矫直工艺进行深入的研究分析,对提高重轨的生产效率、提高重轨质量以及使用寿命,保证人民的生命财产安全具有非常重要的意义。
　　轧制后的重轨在冷却过程中,由于横截面的不规则性,各个部位的冷却速度亦不同,故冷却后的重轨容易出现弯曲以及产生残余应力的现象,这也自然要求在重轨的矫直过程中,能够很好的对重轨的弯曲进行矫正,并且很好的消除残余应力,得到平直度较高、残余应力较低且分布均匀的重轨。
　　本文以矫直的弹塑性理论以及计算机模拟仿真相结合的方法,以60 kg/m重轨的水平矫直为例,综述了国内外的矫直技术以及矫直理论,对重轨的矫直工艺进行了理论解析,求得重轨利用九辊矫直和十一辊矫直时的理论压下量,再结合九辊矫直时的实测压下量建立了三种矫直规程,对其进行模拟仿真,获得仿真后的矫直效果。对三种规程下的重轨平直度、重轨纵向残余应力的大小和分布、横截面的应力大小和分布、矫直后重轨端部规格进行分析,表明利用理论压下量矫直后的重轨比利用实测值矫直的矫直效果更好,可以减少应力集中的现象,矫直辊的增加可以更好的减小重轨的残余应力,使残余应力的分布更加均匀。以此提出更好的矫直工艺,以提高生产效率,保证重轨的生产质量。

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第一章 绪论

1.1矫直技术的概述以及发展状况

1.2 重轨矫直技术综述

1.3 重轨残余应力概述

1.4 课题的背景、意义和研究内容

1.5本章小结

第二章 矫直理论及显式动力学有限元法理论

2.1轧件的弹塑性弯曲理论介绍

2.2轧件弹塑性弯曲时的相关曲率

2.3 轧件反生弹塑性变形时的外力矩

2.4 相对力矩与相对曲率概述

2.5 交变弯曲矫直理论

2.6 有限元理论概述

2.7 弹塑性有限元基本原理

2.8 本章小结

第三章 矫直机相关参数的确定

3.1 辊系与辊数的确定

3.2 辊径与辊距的确定

3.3 弯矩及矫直力的计算

3.4 压下量的确定

3.5 矫直速度的确定

3.6 本章小结

第四章 有限元模型的建立

4.1 有限元软件介绍

4.2 模型的建立

4.3 材料定义及网格划分

4.4 矫直模型的加载与约束

4.5 模型的求解

4.6 本章小结

第五章 计算结果分析

5.1 重轨矫直后的平直度分析

5.2 矫直后的残余应力分析

5.3 重轨矫直的应力变化分析

5.4 重轨横截面残余应力分析

5.5 重轨断面尺寸的分析

5.6 本章小结

第六章 总结

6.1 主要工作及结果

6.2 有待进一步讨论的问题

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果

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