75-12ZH高锰钢辙叉机加工工艺改进
75kg_m钢轨12号高锰钢辙叉受力有限元分析
70 k N , 按荷载布置分四种工况 :①心轨 降低值 3 m m 处 , 垂向力在心轨与翼轨分 别按 2 /3 和 1 /3 分布 , 横 向力作 用 于心 轨 ;②垂 、 横 向 力均 作 用于 心 轨顶 宽 50 m m后第一枕跨跨中截面处心轨 ;③垂向 力作用于 辙叉咽喉区翼轨 , 横向力作用于心轨 ;④垂 向力作用 于心轨顶宽 20 m m 截面处轨缘槽内 , 横向力作用于心 轨 。 四种工况计算结果见表 1。
式中 B 为单元的应变矩阵 。 子矩阵为 k i j =
e
∫ ∫ ∫
T
1 1 1
B B d x d y d z= iD j
111
BD B ∫ ∫ ∫
T i
j
J d ξ d η d ζ
i = 1, 2, 3… 20;j =1, 2, 3… 20 ( 3) 式中 J 为 三维 雅 可比 矩阵 。 采用 高斯 求 积法 求解 , 得到 每 个 元 素 后 , 按 直 接 刚 度 法 叠 加 成 整 体 刚 度 矩阵 。 辙叉在趾端与导曲线钢轨联结 , 在跟端 与基本轨 联结 , 因此辙叉趾 、 跟端在空间三方向的位 移及转角 均受到相邻钢轨的约束 。 实际辙叉由轨 枕支撑 , 为简 化模型节约计算资源 , 以等效节点支承弹簧 来模拟轨 枕的节点支承 , 辙叉 实体模型 如图 1。 轨下基 础的支 承间距是 599. 5 m m , 扣件 支承 刚度 K 80 k N /m m , r= 道床支承刚度 K = 200 k N/m m , 换算为节点 垂向支承 s 刚度 K N /m m , 节 点 横 向 支 承 刚 度 为 50 v =57 k k N/m m 。
( N C E T05 -0798) , 西 南交通大学创新团队培育计划项目 ( 2007I R T 06) 。 陈 嵘 , 男 , 博士研究生 。
重载铁路嵌入式组合高锰钢辙叉强度分析研究
线路／路基重载铁路嵌入式组合高锰钢辙叉强度分析研究李培刚，王平，刘学毅(西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，成都610031)摘要：运用有限元方法，研究分析重栽铁路75ks／m钢轨12号嵌入式组合高锰钢辙叉的强度。
结果表明：在所选的3个薄弱位置钢轨件(翼轨和心轨)的竖向位移均在2hi m以内，横向位移除荷戢作用在咽喉处外均在l m m以内；钢轨件、螺栓及间隔铁的等效应力均小于其相应屈服强度，满足强度要求；建议在道岔的实际生产过程中采取一定的措施避免或减小螺栓与钢轨件或间隔铁之间的应力集中，尤其是咽喉区附近。
关键词：重栽铁路；组合辙又；强度分析中图分类号：U213．6+2文献标识码：A文章编号：1004—2954(2012)02—000l一03St udy on t he St r e ngt h of E m bedded H i gh M a nganes e St e el C om bi ne d Fr ogL i Pei gang，W ang Pi ng，L i u X ueyi(M O E K e y Labor a t ory of H i gh-speed R ai l w ay Eng i neer i ng，Sou t hw es t Ji a ot ong U ni ver s i t y，C hengdu610031)A bs t r act：B y us i ng t he f i ni t e el em ent m e t hod，t hi s pa pe r s t udi es t he s t r engt h of N o．12em bed ded hi ghm anganes e s t eel com bi ned f rog o n heavy haul r ai l w ay w i t h75kg／m r a i l．T he r es ul t show s：f or t he r ai l s(i ncl udi ng w i ng r ai l a nd poi nt r ai l)w hi ch i n t he t hr ee w eak posi t i ons，t he ver t i cal di spl a cem ent s a r ew i t hi n2m m，and t he l a t era l di spl a cem ent s a r e w i t hi n1m m exc ept t he l oad i s o n t he t hr oat．T heequi val e nt s t r e s s of r ai l s，bol t s and f i l l er bl ocks ar e l ess t han t hei r cor r es pondi ng yi el d st r ess es．So t hei rs t r engt hs m e e t t he r e qui r em ent s．I n t he act ual pr o duct i on，i t i s sug gest ed t o t ake s om e m ea s ur es t opr event or r e duc e t he s t r e ss conc ent r at i on bet w ee n r ai l s a nd bol t s o r f i l l er bl ocks and r ai l s，es peci al l y nea rt hroatr e gi on．K ey w or ds：heavy haul r ai l w ay；c om bi ned f r og；s t r engt h anal ys i s我国开始发展重载铁路已有近20年的历史…，固定型辙叉以其造价低、易更换、维修工作量小等优点，受到现场的好评，比较适应重载铁路养护维修的现状。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉作为铁路轨道的重要组成部分，其材料性能和结构稳定性直接关系到铁路运行的安全性和平稳性。
高锰钢因其优良的耐磨性和抗冲击性能被广泛应用于辙叉制造中。
然而，在实际使用过程中，由于长期受到周期性应力的作用，高锰钢辙叉容易出现疲劳裂纹，并可能导致材料失效和铁路事故。
因此，研究高锰钢在辙叉应用中的疲劳裂纹扩展行为具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、高锰钢的疲劳裂纹扩展理论基础高锰钢的疲劳裂纹扩展行为受到多种因素的影响，包括材料性能、环境条件、加载方式等。
本部分将对高锰钢的疲劳裂纹扩展相关理论进行梳理和介绍，为后续的实证研究提供理论支撑。
三、实验材料与方法（一）实验材料本实验选用某品牌高锰钢作为研究对象，对其在辙叉应用中的疲劳裂纹扩展行为进行研究。
（二）实验方法1. 试样制备：根据实际使用条件，制备高锰钢试样。
2. 疲劳试验：采用疲劳试验机对试样进行周期性加载，模拟实际使用过程中的应力状态。
3. 裂纹观测与测量：通过显微镜观测试样裂纹的形态和扩展情况，并使用测量设备对裂纹长度进行精确测量。
四、实验结果与分析（一）实验结果通过实验，我们得到了高锰钢在不同应力水平下的疲劳裂纹扩展数据，包括裂纹扩展速率和扩展路径等。
（二）结果分析1. 裂纹扩展速率分析：随着应力水平的提高，高锰钢的裂纹扩展速率逐渐增大。
分析原因，可能与材料在高应力水平下更容易发生损伤有关。
2. 裂纹扩展路径分析：高锰钢的裂纹扩展路径受到材料内部缺陷、晶粒大小等因素的影响。
在特定条件下，裂纹可能沿晶界扩展或穿过晶粒扩展。
3. 影响因素分析：环境条件（如温度、湿度）和加载方式（如加载频率、加载波形）等也会对高锰钢的疲劳裂纹扩展行为产生影响。
通过实验数据对比分析，我们可以找出影响裂纹扩展的主要因素。
五、高锰钢疲劳裂纹扩展的预防与控制措施针对高锰钢在辙叉应用中出现的疲劳裂纹问题，我们可以采取以下预防与控制措施：1. 优化材料选择：选用具有更高抗疲劳性能的高锰钢或其他材料，以提高辙叉的抗疲劳性能。
高锰钢铁路辙叉热处理工艺的改进
高锰钢铁路辙叉热处理工艺的改进高锰钢铁路辙叉热处理工艺的改进高锰钢辙叉是目前我国铁路运输中的主要工务部件,它型号繁多,铺设遍及全国。
近几年来,铁路的几次大提速,对这种部件的使用性能与寿命提出了更高的要求,各生产厂家也在努力提高质量,以满足更高的要求。
过去某厂在生产高锰钢辙叉过程中,由于没有充分认识到高锰钢的特性,没有真正搞清其导热等性能对这类件热处理过程的影响,长期以来制定的热处理工艺不合理,致使裂纹废品频繁发生,此项废品率达15,左右,给企业带来较大损失。
1.裂纹废品情况及初步分析产生裂纹的高锰钢辙叉数量与其在热处理窑中的摆放位置及排序(见图1)有关。
我们选择有代表的10窑110件辙叉进行热处理后统计的废品情况见表1,共有14件裂纹废品,其废品率为12.7,。
易发生裂纹废品的叉位集中在上部和边缘,因为这些叉位距火口近,受热义急又快,升温较快。
裂纹产生的部位及其特性见表2。
裂纹形状见图2。
可以看出,产生的都是横裂纹。
裂纹多发生在结构上应力集中处,裂纹的宽度和长度都比较接近,属同一类型,应属同一原因所致。
从15,25mm不同的结构厚度中均产生相同裂纹,也可说明这些裂纹基本由同一原因引起。
对产生裂纹的辙叉取样进行金相检验,其组织为奥氏体和极少量的碳化物,碳化物的数量与形状在国标允许的范围内。
这说明裂纹并未产生在水淬阶段,而是产生在热处理的升温阶段。
2.原热处理工艺我厂过去对高锰钢辙叉进行热处理,根据热处理窑的冷热情况及水爆后辙叉的温度高低,同时执行三种工艺,现场操作者依据实际情况选择其中一种工艺来执行。
三种工艺分别是热辙叉热窑(冷窑)工艺、冷辙叉热窑工艺和冷辙叉冷窑工艺。
三种工艺的工艺曲线如图3所示。
表3为原三种热处理工艺的废品分布。
可见,根据炉况及辙叉的残留温度,所选择的热处理工艺应用后都不同程度地产生了裂纹废品,尤其是冷辙叉热窑工艺废品率更高。
3.产生裂纹原因分析与碳钢件相比,高锰钢件的导热能力很差,其导热系数仅为碳钢的1/4,1/6,导致其在热处理的加热或冷却过程中不同部位大的温差,这样会在件内产生巨大的热应力。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉作为铁路轨道的重要组成部分，其材料的选择与性能直接关系到铁路运营的安全与效率。
高锰钢因其优良的耐磨性、抗冲击性及抗腐蚀性在铁路轨道中广泛应用。
然而，高锰钢在使用过程中会遭受疲劳裂纹的困扰，这些裂纹的扩展行为对辙叉的寿命和安全性具有重要影响。
因此，对高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究显得尤为重要。
二、高锰钢的特性和应用高锰钢作为一种重要的工程材料，具有较高的强度、韧性及耐磨性。
在铁路轨道中，高锰钢被广泛应用于制造辙叉等部件。
然而，在长期的使用过程中，由于受到列车运行产生的交变载荷作用，高锰钢部件容易产生疲劳裂纹。
这些裂纹的扩展和延伸将直接影响到辙叉的使用寿命和安全性。
三、疲劳裂纹扩展行为的研究方法为了研究高锰钢疲劳裂纹的扩展行为，可以采用多种研究方法。
首先，可以通过实验手段，对高锰钢进行疲劳试验，观察裂纹的扩展过程。
其次，可以利用数值模拟方法，对高锰钢的疲劳裂纹扩展进行仿真分析。
此外，还可以结合理论分析，研究裂纹扩展的机理和影响因素。
四、高锰钢疲劳裂纹扩展的行为特征高锰钢疲劳裂纹的扩展行为具有明显的特征。
在交变载荷的作用下，裂纹从初始阶段的小裂纹逐渐扩展成大裂纹。
在扩展过程中，裂纹的形状、扩展速度和扩展方向都会发生变化。
此外，裂纹的扩展还受到材料性能、环境因素和载荷条件等多种因素的影响。
五、影响高锰钢疲劳裂纹扩展的因素影响高锰钢疲劳裂纹扩展的因素较多。
首先，材料的性能对裂纹扩展具有重要影响。
高锰钢的强度、韧性、硬度等性能参数将直接影响裂纹的扩展速度和方向。
其次，环境因素如温度、湿度等也会对裂纹扩展产生影响。
此外，载荷条件如载荷频率、载荷幅度等也会对裂纹扩展产生重要影响。
六、研究高锰钢疲劳裂纹扩展的意义研究高锰钢疲劳裂纹的扩展行为具有重要意义。
首先，通过研究可以深入了解高锰钢的疲劳性能和损伤机理，为材料的优化设计和使用提供依据。
其次，通过对裂纹扩展行为的研究，可以预测辙叉的使用寿命和安全性，为铁路运营提供保障。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉作为铁路轨道的重要组成部分，其材料的选择与性能直接关系到铁路的安全与稳定。
高锰钢以其良好的耐磨性、抗冲击性以及较高的强度，在铁路辙叉制造中得到了广泛应用。
然而，在长期的使用过程中，高锰钢辙叉常常因疲劳而产生裂纹，这严重影响了铁路的安全运行。
因此，研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，对于预防和减少铁路事故、提高铁路运行效率具有重要意义。
二、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展机理高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展主要受到材料性能、外部载荷和环境因素的影响。
首先，材料本身的强度、韧性以及抗疲劳性能决定了其抵抗裂纹扩展的能力。
其次，外部载荷如列车运行产生的冲击力、摩擦力等，是导致高锰钢辙叉产生疲劳裂纹的主要原因。
此外，环境因素如温度、湿度等也会对裂纹的扩展产生影响。
三、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为研究方法为了研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，可以采用多种研究方法。
首先，可以通过实验室的疲劳试验，模拟列车对辙叉的实际载荷情况，观察并记录裂纹的扩展过程。
其次，利用金相显微镜、电子显微镜等手段，观察和分析裂纹的微观形态，以揭示其扩展机理。
此外，还可以利用有限元分析等数值模拟方法，对高锰钢辙叉的应力分布、裂纹扩展等进行预测和评估。
四、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为分析通过对高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为进行研究，可以发现其具有明显的阶段性特征。
在裂纹的初始阶段，由于材料内部存在微小的缺陷或应力集中区，导致裂纹在此处萌生并缓慢扩展。
随着外部载荷的持续作用，裂纹逐渐扩展并加深，最终可能导致辙叉的断裂。
在这一过程中，材料的强度、韧性以及抗疲劳性能起到了关键的作用。
同时，环境因素如温度、湿度等也会对裂纹的扩展速度和方向产生影响。
五、防止高锰钢辙叉疲劳裂纹扩展的措施为了预防和减少高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展，可以采取以下措施：首先，选用具有优异抗疲劳性能的高锰钢材料，以提高其抵抗裂纹扩展的能力。
其次，通过优化设计，减少辙叉内部的应力集中区，降低裂纹萌生的可能性。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉是铁路轨道的关键部件之一，其性能直接关系到铁路运输的安全与效率。
高锰钢因其良好的耐磨性、抗冲击性和抗疲劳性，被广泛应用于制造辙叉等铁路轨道部件。
然而，在高强度、高负荷的铁路运输环境下，高锰钢辙叉的疲劳裂纹问题日益突出，其裂纹的扩展行为直接关系到辙叉的使用寿命和安全性能。
因此，对高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为进行研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展机理高锰钢辙叉在长期使用过程中，由于受到循环载荷的作用，其内部会出现微小的裂纹。
这些裂纹的扩展与金属的微观结构、力学性能、环境因素等密切相关。
疲劳裂纹的扩展主要包括三个阶段：萌生阶段、稳定扩展阶段和快速扩展阶段。
在萌生阶段，由于材料内部存在微小的缺陷或杂质，循环载荷作用下，这些微小区域会首先出现应力集中，从而形成微裂纹。
随着循环次数的增加，这些微裂纹逐渐扩展，进入稳定扩展阶段。
在这一阶段，裂纹的扩展速率相对稳定，与材料的力学性能、环境因素等密切相关。
当裂纹扩展到一定程度时，进入快速扩展阶段，此时裂纹的扩展速度迅速增加，直至导致材料失效。
三、高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为研究方法研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，需要采用多种研究方法。
首先，可以通过金属材料学的方法，研究高锰钢的微观结构、力学性能等基本性能。
其次，采用疲劳试验机进行疲劳试验，模拟实际使用过程中的循环载荷，观察裂纹的萌生、扩展过程。
此外，还可以利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段，观察裂纹的微观形态，分析裂纹扩展的机理。
同时，通过数值模拟的方法，建立疲劳裂纹扩展的数学模型，预测裂纹的扩展趋势。
四、高锰钢辙叉的抗疲劳性能优化措施为了延长高锰钢辙叉的使用寿命，提高其抗疲劳性能，可以采取以下措施：一是优化材料成分，通过合金化等手段提高材料的强度和韧性；二是改善制造工艺，提高材料的致密度和均匀性；三是采用表面强化技术，提高材料表面的耐磨性和抗疲劳性；四是加强维护和检修，及时发现并修复微小裂纹，防止其扩展。
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉作为铁路轨道的重要组成部分，其性能直接关系到铁路的运输安全与效率。
高锰钢以其出色的耐磨性、抗冲击性及抗变形能力在辙叉制造中得到了广泛应用。
然而，在实际使用过程中，由于承受反复的交变载荷，高锰钢辙叉常会出现疲劳裂纹，并可能进一步扩展导致断裂。
因此，研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，对于提高铁路轨道的可靠性、安全性及使用寿命具有重要意义。
二、高锰钢辙叉材料与结构特点高锰钢因其优异的物理和机械性能被广泛应用于铁路辙叉制造中。
高锰钢具有较高的强度、韧性及耐磨性，在承受冲击载荷时表现出良好的抗变形能力。
此外，高锰钢的加工性能良好，可以满足复杂结构件的生产需求。
辙叉的结构设计需满足其承载能力和使用寿命的要求。
在设计和制造过程中，要确保其结构能够承受列车的重复冲击和压力，同时还要考虑到材料的疲劳性能和抗裂性能。
三、疲劳裂纹扩展行为研究（一）实验方法为研究高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为，可以采用疲劳试验、裂纹扩展速率测试等方法。
其中，疲劳试验可模拟列车运行过程中辙叉所承受的交变载荷；裂纹扩展速率测试则可获得裂纹在不同应力水平下的扩展速率。
（二）实验过程与结果分析通过进行疲劳试验，可以观察到高锰钢辙叉在交变载荷作用下的裂纹扩展过程。
在裂纹扩展过程中，可通过观察和分析裂纹的形态、扩展速率等参数，研究其扩展机制。
同时，结合材料力学、断裂力学等相关理论，可进一步揭示高锰钢的疲劳性能及抗裂性能。
（三）裂纹扩展机理高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展受到多种因素的影响，包括材料性能、结构特点、外部环境等。
在交变载荷作用下，材料内部会产生微裂纹，这些微裂纹会逐渐扩展、连接，最终形成宏观裂纹。
在裂纹扩展过程中，材料的力学性能会发生变化，导致裂纹扩展速率发生变化。
四、影响因素及改善措施（一）影响因素影响高锰钢辙叉疲劳裂纹扩展行为的因素较多，主要包括材料性能、结构特点、外部环境等。
其中，材料性能包括强度、韧性、硬度等；结构特点包括结构形状、尺寸、连接方式等；外部环境包括温度、湿度、腐蚀等。