重轨残余应力形成机理及模拟实验研究

钢轨轧后加工工序主要面临两个主要解决的问题：冷却弯曲变形和矫直变形。钢轨在冷却工艺过程中，存在反复弯曲变形的现象，冷却后会出现较大的弯曲度，而钢轨矫直后的残余应力大小与钢轨冷却后的弯曲程度及矫前残余应力密切相关。本项目基于热弹塑性理论、传热学理论，建立钢轨冷却过程的热-应力耦合分析计算模型，揭示产生弯曲变形的机理，计算分析钢轨轧后冷却相变过程的弯曲变形规律以及残余应力分布规律；基于弹塑性、矫直变形理论，通过数值模拟和实验分析，解析钢轨双平面复合矫直过程中残余应力的形成机理、演变规律，研究钢轨预弯量与矫直变形、矫后残余应力的相互影响，找出钢轨轧后冷却弯曲变形及矫直变形对钢轨矫后残余应力、平直度产生影响的主要因素。通过上述理论研究的定量化、精确化计算分析，不论从理论上还是从实际应用上都具有重要价值，有助于指导高速钢轨实现高平直度、高精度生产。