熱軋鋼軌冷卻過程中彎曲變形的計算分析.pdf

1、隨著鐵路高速化的發(fā)展，鋼軌出廠前的殘余應(yīng)力大小已有明確規(guī)定，成為衡量鋼軌質(zhì)量的一項重要指標(biāo)。影響鋼軌內(nèi)部殘余應(yīng)力大小的因素有多種，熱軋鋼軌冷卻后的彎曲程度是其中的一種。冷卻后的彎曲程度越大，成品鋼軌內(nèi)部的殘余應(yīng)力也越大。因此控制熱軋鋼軌冷卻后的彎曲程度是必要的。基于此，本論文采用彈塑性有限元理論對熱軋鋼軌冷卻后的彎曲變形進(jìn)行模擬計算，提出降低鋼軌冷卻后彎曲程度的方法。 本論文的內(nèi)容包括實驗和數(shù)值計算兩部分。在實驗部分，使用遠(yuǎn)紅外

2、測溫儀對鋼軌冷卻過程的表面溫度進(jìn)行了實測，用來驗證計算模型的準(zhǔn)確性；同時使用Gleeble-1500熱模擬機(jī)和電子萬能實驗機(jī)對鋼軌材料進(jìn)行了多組高溫下和常溫下的拉伸試驗，得到了計算需要的力學(xué)性能參數(shù)。在數(shù)值計算部分，采用有限元軟件ANSYS，首先計算了鋼軌在兩種不同冷卻條件下的冷卻過程的三維溫度場，利用其溫度結(jié)果計算了鋼軌冷卻過程的三維應(yīng)力場和彎曲變形，在計算過程中考慮了材料物理參數(shù)隨溫度變化的情況；其次，進(jìn)行了幾種預(yù)反彎方案的計算比較

3、。 本論文通過計算得出：鋼軌冷卻過程由于橫截面不同部位的冷卻速度不同，導(dǎo)致了橫截面不同部位的收縮變形量以及產(chǎn)生相變膨脹的時間不同，使得鋼軌在冷卻過程中出現(xiàn)向軌頭方向和軌底方向的反復(fù)彎曲現(xiàn)象，不同的冷卻條件有不同的反復(fù)彎曲規(guī)律。其中冷卻過程的相變膨脹是引起鋼軌發(fā)生反復(fù)彎曲和產(chǎn)生較大彎曲變形的一個不容忽視的因素；同時由于塑性變形的存在，最終使鋼軌冷卻后具有明顯的彎曲變形和殘余應(yīng)力。在生產(chǎn)工藝中，可以采取冷卻前對鋼軌施加預(yù)反彎和合理改