辛涛，杨学敏，肖宏，张琦



基于车轨耦合和扣件精细模型的弹条疲劳分析

辛涛1, 2, 3，杨学敏1，肖宏1, 2, 3，张琦1

(1. 北京交通大学土木建筑工程学院，北京，100044；2. 轨道工程北京市重点实验室，北京，100044；3. 北京市轨道交通 线路工程与防灾工程技术研究中心，北京，100044)

针对扣件弹条的疲劳断裂问题，利用数值仿真手段对弹条疲劳寿命进行分析。首先，建立车辆−轨道耦合动力分析模型，通过仿真得到轨底垂向位移时程曲线；然后，建立扣件精细分析模型，将轨底垂向位移时程曲线作为输入荷载，计算得到扣件弹条的应力和应变时程曲线；最后，结合疲劳分析方法和累积损伤理论，对弹条的疲劳寿命进行分析。研究结果表明：弹条小圆弧处疲劳寿命最低，最易发生损坏，与现场调查结果一致；弹条疲劳寿命与安装弹程密切相关，随着弹条安装弹程的增大，弹条疲劳寿命急剧降低；为了延长扣件使用寿命，线路运营中应避免弹条的安装弹程过高。

扣件弹条；疲劳寿命；车轨耦合；精细模型；仿真分析

扣件作为轨道结构重要组成部分之一，对城市轨道交通的安全性和舒适性起着重要的影响。随着列车运行密度和速度的提高，扣件在列车循环荷载的作用下容易发生疲劳破坏，导致扣件失效，进而对列车运行安全造成不利影响。近年来，国内外学者针对扣件失效问题进行了针对性研究。对于扣件失效因素，杜茂金[1]对南京地铁用DTⅥ2型扣件进行分析，指出小半径曲线地段钢轨波磨是导致弹条提早失效的主要原因；……