【摘要】：為適應經濟社會發(fā)展的需要,近幾年,鐵路運輸以提高速度、增加密度、擴大重載為重點,大力挖潛提效,實現(xiàn)了一系列新突破。但是,鐵路運輸交通事故因螺栓疲勞破壞仍有發(fā)生。因此,研究鋼軌螺栓疲勞破壞具有較大的現(xiàn)實意義。 普通三角形螺紋根部應力集中較大,嚴重影響了螺栓的疲勞壽命。因此,減少螺紋根部應力集中、改善應力分布是提高螺栓疲勞壽命的主要途徑。 本論文針對鋼軌螺栓的疲勞破壞,著重從以下幾個方面進行了研究: 1.應用疲勞理論以及有限元法對鋼軌螺栓的疲勞破壞進行了理論分析,從而得出普通鋼軌螺栓疲勞破壞的主要原因是螺栓螺紋根部應力集中較為嚴重,各螺紋根部應力分布不均勻。 2.針對鋼軌螺栓的疲勞破壞的原因,對普通三角形鋼軌螺栓進行結構上改進,提出增加螺紋根部圓角半徑,改變螺紋高度,改變螺母外形結構等方法。 3.應用通用CAE分析軟件ANSYS對改進后的新型鋼軌螺栓、螺母進行結構應力分析,結果表明新型結構應力分布較為合理、最大軸向應力明顯降低。 4.應用長春試驗機研究所研制的200KN電液伺服試驗機對鋼軌螺栓進行疲勞試驗,試驗表明新型螺栓具有較高的疲勞壽命。 5.為提高工程技術人員對螺栓強度、疲勞壽命分析的效率,減輕工作強度,開發(fā)了基予APDL的螺栓有限元分析程序。
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：TH131.3
【圖文】：

用分布載荷尸I代替被聯(lián)接件對螺母的作用，其施加載荷后的有限元模型如圖3.8所示(圖.38水平向左Y軸正向，豎直向上X軸正向)。圖.38施加邊界條件與載荷123理論計算結果接觸分析時，在圖3.8所示的有限元模型上施加Pl=l.96MPa的分布載荷，計算的螺紋根部軸向應力分布云圖如圖3.9()a所示，Msis應力分布矢量圖如圖.39(b)所示，接觸分析后在軸向的變形圖如圖3.10所示。需要說明的是在圖3.10中，ANSYS程序對變形結果做了一定的夸大，這種變形結果并不代表實際情況，只是一種變形的趨勢。

接觸分析時，在圖3.8所示的有限元模型上施加Pl=l.96MPa的分布載荷，計算的螺紋根部軸向應力分布云圖如圖3.9()a所示，Msis應力分布矢量圖如圖.39(b)所示，接觸分析后在軸向的變形圖如圖3.10所示。需要說明的是在圖3.10中，ANSYS程序對變形結果做了一定的夸大，這種變形結果并不代表實際情況，只是一種變形的趨勢。

(a)R==0.1(b)R=0.3圖.314軸向應力分布云圖將接觸對上螺紋根部的軸向應力分布用坐標圖線來表示，如圖3.巧所圖中各線分別計為No.o，No.l，No·2，No·3，No·4。:RO.O=RO取0.230乃20.山盔、只倒袒辭1510胎0.3=RO.4.~~~氣23456789螺紋位置/MPa圖3.15不同圓角半徑應力分布比較圖

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