《有軌電車整體道床疲勞損傷力學機理及預估模型研究》是依託同濟大學，由黃崇偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：有軌電車整體道床疲勞損傷力學機理及預估模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃崇偉
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
國內外疲勞性能研究難以考慮有軌電車整體道床在實際工程環境下疲勞損傷力學機理及預估模型，本項目擬通過試驗模型/數值計算/理論分析/現場測試等技術手段：①精細定義輪軌動態接觸/溫度邊界條件/材料疲勞屬性/結構層間彈性接觸，建立荷載-溫度雙相耦合情況下整體道床疲勞性能分析三維有限元統一模型，並通過試驗模型確定相關計算參數和驗證；②提出疲勞損傷的直觀表征指標剛度衰變參量與疲勞壽命，運用因次分析法及雨流計數法全面分析行車荷載/溫度荷載/結構設計等多維複雜因素對整體道床疲勞損傷的影響規律及其耦合效應，通過降維篩選得荷載-溫度耦合作用下有軌電車整體道床疲勞損傷的顯著影響因素；③構建了荷載-溫度耦合作用下有軌電車整體道床疲勞壽命與顯著影響因素的理論關係，為區分有軌電車整體道床與高速鐵路無砟軌道的疲勞損傷力學機理提供了理論依據。研究成果可用於預估有軌電車整體道床的疲勞壽命，為整體道床設計與評價提供理論基礎。
結題摘要
有軌電車整體道床力學行為及疲勞性能是設計過程中所必需的重要因素之一。因此它的準確計算及表征、合理取值對整體道床設計與分析具有重要意義。由於整體道床的力學行為影響因素複雜，這就決定了整體道床力學行為是結構基礎、材料參數及交通荷載的函式，由此給整體道床工作狀態的計算與表征增加了難度。 本項目在分析、總結國內外已有研究成果的基礎上，推導了有軌電車整體道床雙層疊合梁力學行為彈性解析解，建立了有軌電車-整體道床-道路路基三維有限元模型，通過系統的力學行為及疲勞性能分析，明確了整體道床荷載應力的分布規律與影響因素，並提出有軌電車整體道床提出了不同的基於容許應力法的結構設計方法。主要內容如下： ①研究了整體道床結構設計理論體系部分，研究建立和完善路基整體道床下部基礎的力學理論、模型與方法，推導了無水平摩阻情況下彈性基礎雙重疊合梁精確解析解，得鋼軌、整體道床板的撓度y、轉角θ、彎矩M、剪力Q、基礎反力q的顯式表達。 ②依託大型通用有限元軟體ABAQUS，建立了有軌電車-整體道床-道路路基分析有限元模型，通過對荷載模型、材料模型、結構幾何尺寸、邊界條件和格線密度進行系統分析，明確了各參數對整體道床力學行為的影響規律，並確定了該參數在分析模型中的合理取值。 ③採用所建立的有限元分析模型，模擬板中/端有軌電車荷載作用下的整體道床力學行為影響因素，分析板中/端單個轉向架荷載作用下的整體道床結構層厚度、層間接觸條件等因素對其力學行為及疲勞性能的影響；模擬夏季7月份道床板的溫度場變化情況，以最大正溫差耦合板中荷載、最大負溫差耦合板端荷載，得溫度與有軌電車耦合作用下整體道床疲勞性能；模擬路基出現不協調變形的情況下，板中單個轉向架荷載作用下的路基不協調對整體道床工況的力學行為的影響因素。 ④確定了有軌電車整體道床的功能設計和結構設計內容，確定了以容許應力法作為有軌電車整體道床結構設計方法，並明確了有軌電車荷載組合。
