[发明专利]铁路I型弹条高频疲劳测试方法

说明书

一种铁路I型弹条高频疲劳测试方法。本发明提出了一整套完整的弹条三维模型构建方法，基于该方法构建待测试的弹条的三维模型，并依托有限元力学性能分析获得待测试的弹条下压直至正确安装位置所需的预压力Fn。由此，本发明在进行弹条高频疲劳试验测试时，能够更为真实的模拟测试出弹条实际性能，并且可以加快试验进度，为铁路关键设备的服役性能提供保障。

技术领域

本发明涉及铁路设备测试领域，具体而言涉及一种铁路I型弹条高频疲劳测试方法。

背景技术

近些年我国铁路行业日益壮大，我国高铁运行里程越来越长、行驶速度越越快、重载铁路轴重越来越重，对铁路下部基础的性能要求越来越高。钢轨扣件弹条系统是铁路下部基础非常重要的一个部分，扣件弹条通常使用螺栓将弹条按压在轨距挡板或钢轨上。弹条可以通过其本身的弹性扣压住钢轨，给钢轨提供一定的刚度和阻尼，并提供足够的扣压力。钢轨轨距、高低不平顺、轨向不平顺等都跟扣件扣压力有一定关系。因此，扣件弹条系统的疲劳性能非常重要。

铁路弹条的疲劳性能测试，传统的方式是采用液压疲劳试验机进行16Hz以下频率的加载。但这种低频的疲劳测试并不能够反应现有高铁运行系统中弹条的应力情况。由于现在高铁运行速度更高，其钢轨振动频率也较以前更高，扣件弹条也相应的需要经受更高频率的振动。因此，针对现有铁路系统，进行弹条的高频疲劳的测试更为重要。

国内很多学者在对弹条进行分析和研究时，使用的三维模型均与实际模型出入较大。现有对弹条结构的分析过程中，由于使用各种投影方法进行绘制，使得现有分析所基于的三维模型在应力最为集中的位置，即跟趾处，其三维模型非常不圆滑。模型偏差会对分析结果造成非常大的偏差，其分析结果往往超过材料屈服极限。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种能够提高铁路I型弹条高频疲劳测试准确性的铁路I型弹条高频疲劳测试方法、测试夹具及测试系统。

首先，为实现上述目的，提出一种铁路I型弹条高频疲劳测试方法，其步骤包括：第一步，根据国家铁标中关于待测试的弹条的尺寸参数建立该待测试的弹条的三维模型；所述三维模型中，所述待测试的弹条的根趾处的切线角度符合所述国家铁标中关于待测试的弹条的主视图尺寸；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；所述三维模型的坐标系符合右手定则；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固定于测试夹具的底座上：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，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上，通过限位板限制所述待测试的弹条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中的根趾受力位置以对所述待测试的弹条施加所述预压力Fn进行疲劳性能测试以获得所述待测试的弹条的疲劳性能，测试中，所述预压力的共振频率为100Hz以上。