[发明专利]铁路I型弹条高频疲劳测试方法

权利要求书

1.一种铁路I型弹条高频疲劳测试方法，其特征在于，步骤包括：

第一步，建立待测试的弹条的三维模型；所述三维模型的坐标轴以所述弹条的根趾处的切线为X-Y平面基准线；该弹条的根趾处的切线角度的垂直方向为三维模型的Z轴；

第二步，利用所述待测试的弹条的三维模型进行有限元分析，以获得待测试的弹条所对应的高频疲劳测试下的预压力的大小Fn；所述有限元分析具体包括如下步骤：

步骤201，对所述待测试的弹条的三维模型进行网格划分；

步骤202，设置所述待测试的弹条的根趾与规矩挡板或垫块完全固定，设置所述待测试的弹条的根趾与规矩挡板之间或测试的弹条的根趾与垫块之间为金属间接触；

步骤203，对所述待测试的弹条的三维模型中的根趾受力位置施加集中力，所述集中力逐渐递增，直至将所述弹条的三维模型下压直至正确安装位置；

步骤204，对处于正确安装位置的所述弹条的三维模型中的各网格进行有限元分析，计算获得此时所述集中力的大小作为所述高频疲劳测试下的预压力Fn；

第三步，将所述待测试的弹条（4）固定于测试夹具的底座（1）上：保持所述待测试的弹条的后趾抵住所述测试夹具中的后趾挡块（1-2），设置所述待测试的弹条的前趾搭在所述测试夹具中的前趾垫块（1-1）上，通过限位板（6）限制所述待测试的弹条（4）在测试夹具中水平移动；

第四步，将所述测试夹具固定于高频疲劳试验机的安装座上，将所述高频疲劳试验机的压头设置于所述待测试的弹条（4）中的根趾受力位置以对所述待测试的弹条（4）施加所述预压力Fn进行疲劳性能测试以获得所述待测试的弹条（4）的疲劳性能，测试中，所述预压力的共振频率为100Hz以上；

所述三维模型按照如下的方式建立：

步骤101，计算出所述待测试的弹条的根趾处的切线角度；

步骤102，以所述弹条的根趾处的切线为X-Y平面基准线，以该弹条的根趾处的切线角度的垂直方向为三维模型的Z轴，建立符合右手定则的三维模型坐标系；

步骤103，在所述X-Y平面上建立其中中肢部分的平面展开曲线；

步骤104，在上述所建立的坐标系的Y-Z平面中建立对应的中肢弯折曲线；在中肢部分的平面展开曲线当中，建立一条直线，该直线用于参考上述曲线的弯折情况；将中肢部分的平面展开曲线以所述直线为参考，沿所述中肢弯折曲线流动；

步骤105，在上述所建立的坐标系的X-Y平面当中建立右肢平面展开曲线；在上述所建立的坐标系的Y-Z平面当中建立右肢弯折曲线；在所述右肢平面展开曲线当中，建立一条右肢弯折参考直线；将所述右肢平面展开曲线以所述右肢弯折参考直线为参考，沿右肢弯折曲线流动；

步骤106，在步骤105所获得的右肢曲线的终点处，建立前趾直线；

步骤107，将所述右肢曲线以及所述前趾直线沿所述坐标系的Y-Z面建立对称图形，获得左肢曲线以及其所连接的前趾直线；

步骤108，合并上述中肢部分的曲线、左肢曲线、右肢曲线、以及所述左肢曲线和右肢曲线所分别连接的前趾直线；

步骤109，在所述前趾直线的端点处建立草绘截面，将所述草绘截面沿合并后的所述曲线进行拉伸，获得所述待测试的弹条的三维模型。

2.如权利要求1所述的铁路I型弹条高频疲劳测试方法，其特征在于，所述步骤104以及所述步骤105中，进行沿相应的曲线流动的步骤时，设置所述右肢平面展开曲线或所述中肢部分的平面展开曲线为不允许拉伸。

3.如权利要求1所述的铁路I型弹条高频疲劳测试方法，其特征在于，所述步骤201中，对所述待测试的弹条的三维模型进行网格划分具体为：通过三维六面体8节点单元网格对所述待测试的弹条的三维模型进行划分；

所述网格中，相邻单元之间的接触面的边缘重合，相邻单元之间的接触面的顶点重合。

4.如权利要求1所述的铁路I型弹条高频疲劳测试方法，其特征在于，所述步骤203中，所述待测试的弹条的三维模型中的根趾受力位置为所述根趾前40mm位置；

所述集中力通过直径为25mm的垫片施加于所述待测试的弹条的三维模型中的根趾受力位置；

所述第四步中，所述高频疲劳试验机的压头的直径对应为25mm。