跨座式单轨道岔结构有限元分析及实验设计

摘要

跨座式单轨交通系统是常用的七大城市轨道类型中的一种交通形式。跨座式单轨交通系统中有一种特殊的钢体结构，就是跨座式单轨道岔，其运用的驱动能源为清洁的电能。道岔梁体在电机驱动的情况下做出整体转辙的动作，并与PC梁或者下一根道岔梁形成对位，并在锁定装置的辅助作用下，完成跨座式单轨列车的变轨动作。作为一种新型轨道交通设备，其应该具备很高的安全性、可靠性、耐久性以及可维修性等性能。
　　本文最初设计方案来自现有的跨座式单轨交通系统中的道岔，首先在其基础上运用solidworks软件对跨座式单轨枢轴型对开道岔机械结构上的各零部件进行建模，组装完成整个枢轴型对开道岔的总装三维模型;再对枢轴型对开道岔在实际运营当中所受到的跨座式单轨列车和风荷载对其产生的荷载进行计算;针对枢轴型对开道岔所受荷载的几种常见组合，运用软件ansys对其道岔梁及台车车体进行结构上的有限元静力学分析;根据分析结果可知枢轴型对开道岔梁体及台车在各种工况下的等效应力、顺道岔梁向和横道岔梁向各自位移的大小，从而对其分析的结果与规范进行对比评价，对其不符合规范的结构进行改进;对改进之后的跨座式枢轴型对开道岔进行模态分析，得到自由模态以及约束模态下梁体的固有频率和各阶振型，从而避免共振和荷载对对开道岔梁体结构的刚度影响;最后根据梁体的受力工况对枢轴型对开道岔进行静、动力学实验方案进行设计和制定。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 跨座式单轨交通系统概述

1．2 跨座式单轨交通国内外发展概述

1．3 跨座式单轨枢轴型道岔

1．3．1 枢轴型道岔概述

1．3．2 枢轴型道岔机械结构概述

1．4 本课题研究的意义和研究内容

1．4．1 研究的意义

1．4．2 研究内容

2 对开道岔静力学强度计算

2．1 对开道岔参数

2．2 边界条件

2．2．1 支座布置情况

2．2．2 道岔约束

2．3 枢轴型对开道岔梁体载荷计算

2．3．1 道岔结构恒荷载

2．3．2 列车竖向静荷载P

2．3．3 列车竖向动力作用Fc

2．3．4 列车横向摇摆力Fy

2．3．6 风荷载

2．4 荷载组合及容许的强度及刚度

2．4．1 荷载组合及容许应力

2．4．2 容许刚度

2．5 静力学有限元模型建立及分析

2．5．1 道岔建模

2．5．2 定义材料属性

2．5．3 道岔梁网格划分

2．5．4 添加约束

2．5．5 受力分析

2．6 计算结果汇总

2．7 梁体活动端结构优化

2．8 本章小结

3 对开道岔梁体结构的模态分析

3．1 对开道岔梁模态分析模型

3．2 对开道岔梁自由模态分析

3．3 对开道岔梁约束模态分析

3．4 本章小结

4 对开道岔梁静载试验设计

4．1 荷载计算

4．1．1 车辆信息

4．1．2 边界条件

4．1．3 枢轴型对开道岔梁荷载计算

4．2 道岔梁体实验加载工况及测试内容

4．2．1 竖向加载工况及测试内容

4．2．2 竖、横向组合加载工况及测试内容

4．2．3 测点布置

4．2．4 加载布置

4．3 试验方法

4．3．1 挠度、位移试验方法

4．3．2 应力、应变试验方法

4．4 加载方案

4．5 仪器设备

4．6 本章小结

5 自振频率试验设计

5．1 加载方案

5．2 测点布置

5．3 试验设备

5．4 本章小结

6 结论和展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果