基于ANSYS的有砟轨道桥上无缝道岔温度力及位移研究

论文摘要

无缝道岔和桥上无缝道岔是高速、重载铁路强化轨道结构的关键技术。其力学机理比较复杂,历来是铁路现代化技术研究中的热点和难点。新建铁路和城市高架线路,由于受到地形或环保等条件的制约,不可避免的要将无缝道岔铺设在桥上。世界许多专家学者提出了各种不同的无缝道岔计算理论和方法,并开展了相关的试验研究。但到迄今为止,还没有形成一种成熟和公认统一的方法。基于有限单元法,建立了无缝道岔及桥上无缝道岔的温度力和位移的计算模型,根据ANSYS中的单元特性,钢轨、轨枕、扣件、道床、限位器、间隔铁、桥梁等选择不同的单元进行模拟,并选取合适的计算参数,对18号无缝道岔及桥上无缝道岔进行温度力与位移的计算。运用本文建立的无缝道岔有限元模型,对无缝道岔各影响参数进行分析计算。并针对桥上无缝道岔分析了简支梁桥上无缝道岔、连续梁桥上无缝道岔、连续刚构桥上无缝道岔温度力与位移的分布规律。利用ANSYS的二次开发功能进行无缝道岔群分析系统的开发,UIDL进行用户界面设计,开发可视化的对话框,实现参数的输入,APDL实现参数的修改和功能模块的嵌入,使开发的模块有机的成为ANSYS的一部分。本文的研究成果对桥上无缝道岔的设计、施工和养护具有重要的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 高速铁路发展概况
• 1.2 道岔在铁路运输中的重要作用
• 1.3 国内外道岔发展概况
• 1.3.1 国外道岔的发展
• 1.3.2 国内道岔的发展
• 1.4 无缝道岔温度附加力研究概况
• 1.4.1 国外学者研究概况
• 1.4.2 国内学者研究概况
• 1.5 有限元软件 ANSYS的发展及在工程中的应用概况
• 1.5.1 ANSYS的发展概况
• 1.5.2 ANSYS在工程中的应用
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第二章 无缝道岔温度力传递机理与计算方法
• 2.1 无缝道岔结构型式
• 2.2 无缝道岔附加温度力传递机理
• 2.3 无缝道岔温度附加力计算方法
• 2.3.1 国内几种常用算法
• 2.3.2 本文采用的方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 无缝道岔有限元模型的建立和验证
• 3.1 有限元法的基本原理
• 3.2 无缝道岔有限元模型的建立
• 3.2.1 分部模拟
• 3.2.2 基本假设
• 3.2.3 计算参数的选取
• 3.2.4 道岔整体模型的建立
• 3.3 无缝道岔受力与位移计算结果
• 3.4 验证分析
• 3.4.1 验证思路
• 3.4.2 验证结论
• 3.5 本章小结
• 第四章 无缝道岔温度力与位移参数影响分析
• 4.1 引言
• 4.2 无缝道岔参数影响分析
• 4.2.1 轨温变化幅度的影响
• 4.2.2 扣件阻力的影响
• 4.2.3 道床纵向阻力的影响
• 4.2.4 限位器间隔影响
• 4.2.5 轨枕抗弯刚度影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 桥上有砟轨道无缝道岔的温度力与位移分析
• 5.1 引言
• 5.2 桥上无缝道岔模型的建立
• 5.3 简支梁桥上无缝道岔温度力和位移
• 5.3.1 简支梁桥上无缝道岔温度力和位移
• 5.3.2 简支梁支座布置影响分析
• 5.3.3 简支梁桥梁跨度影响分析
• 5.3.4 限位器位置影响分析
• 5.3.5 桥墩纵向刚度影响分析
• 5.3.6 小结
• 5.4 连续梁桥上无缝道岔温度力和位移
• 5.4.1 连续梁桥上无缝道岔温度力和位移
• 5.4.2 连续梁桥支座布置影响分析
• 5.4.3 大跨度连续梁温度力和位移
• 5.5 连续刚构梁桥无缝道岔温度力和位移
• 5.6 本章小结
• 第六章 无缝道岔二次开发系统设计与实现
• 6.1 界面开发工具概述
• 6.1.1 参数化设计语言（APDL）
• 6.1.2 用户界面设计语言（UIDL）
• 6.2 基于UIDL的用户界面开发
• 6.2.1 用户界面开发的整体思想
• 6.2.2 用户图形界面开发步骤
• 6.2.3 用户图形界面开发
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论及今后须努力的方向
• 7.1 本文取得的主要成果
• 7.2 今后的努力方向
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果