非线性接触理论下弹条紧固件的力学性能分析

作者:杨晓攀
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轨道支护是交通工程、机械工程和化工工程中常见的支护形式。以弹性条扣件为核心的扣件系统也是常用的轨道支撑扣件形式。传统的轨道扣件力学性能变化分析是直接对扣件系统中的弹性条扣件进行建模(本文以WJ-7型扣件的W1型弹条扣件为例),然后在弹性条扣件周围施加边界约束和外力。虽然这种传统的单弹性条紧固件模型可以快速计算弹性条紧固件的应力变化,但它不能反映弹性条紧固件在使用中的真实应力变化状态。由于弹性条紧固件与底板、地脚螺栓和绝缘块之间的接触,忽略弹性条与紧固系统中零件之间的实际接触,会使模型分析和计算结果与弹性条的实际应力有很大偏差。为了使扣件模型的模拟结果更接近实际工况下扣件弹性条的受力状态,本文在ABAQUS有限元软件中,利用非线性接触理论建立了带接触的扣件弹性条模型,并对扣件弹性条模型的力学性能进行了分析。分析结果表明,在25.5kn的荷载作用下,W1弹性条扣件前端的扣压力达到9.72kn,靠近弹性条后端圆弧内侧的表面应力值为1614mpa,表明锚栓上施加了30KN的荷载,使W1型弹条满足实际安装要求。在此基础上,对扣件弹性条模型在2000Hz频率下的前六阶模态固有频率进行了仿真分析。结果表明,模型的前六阶模态固有频率与试验中测得的W1弹性条的前六阶模态固有频率相似。进一步验证了用非线性接触理论建立的紧固件弹性条模型的可靠性。