复合辊矫直机矫直重轨引起的残余应力最优化调整
摘要：残余应力对于重轨矫直的质量是非常重要的，本文采用清晰明了的动力学有限元法来研究重轨矫直的残余应力。我们通过9辊水平矫直和8辊垂直矫直建立了复合辊模型并计算重轨残余应力。在重轨矫直过程中，矫直辊数量的减少是认为影响残余应力的主要因素。我们采用正交法计算得到的影响残余应力的主要因素。在确保重轨矫直的平直度的基础上，我们得到的最优化调节中残余应力是最小的，因此本文对于制定合理的重轨矫直过程和提高矫直钢轨的质量具有的理论和实际意义。关键词：重轨复合矫直数值模拟残余应力
1介绍
重轨是铁路运输中的一个重要部分，长时期承受超重载荷。当重轨在工作时，内部的残余应力大小和分布对铁轨的耐磨性和疲劳强度有直接影响，同时也直接决定铁轨的质量。重轨成品最后一道工艺是矫直，这道工序对残余应力的大小和分布有直接影响。为了保证重轨矫直的质量，应该进行一番研究。铁轨最后一道工艺过程是矫直，它最终会决定重轨残余应力和平直度。参考文献7关注于九辊矫直机的数值模拟，仅仅只有一个矫直辊是改变，其它三个矫直辊不变。参考文献8选择在正交实验中的4个因素和3个层次在重轨矫直中对平直度和残余应力的影响，通过减小改变的矫直辊和原始弯曲。参考文献9对于水平矫直辊的4个因素和三个层次的正交实验，也研究由于减少矫直辊对矫直铁轨的平直度和残余应力的影响。本文以鞍钢股份有限公司的复合辊矫直机为研究对象，在60kgm，变形曲率半径为63m的重轨中采用最清楚的动力学软件ANSYSLS－DYNA来模拟铁轨矫直变形的过程，我们能够知道矫直铁轨的残余应力分布。我们通过正交计算的方法得到了残余应力的主要影响因素。为了保证铁轨矫直后的平直度，获得残余应力是最小的规律，因此它对于制定合理的重轨矫直过程和提高矫直钢轨的质量具有的理论和实际意义。
2重轨矫直有限元模型建立
通过来自鞍钢股份有限公司数据，重轨初始变形曲率半径的最大值为63米。我们研究了60公斤米原始变形曲率半径为63米的重轨。重轨断面尺寸如图一所示。在本文中，复合轧辊矫直机是由9辊工字钢矫直机和8辊V型钢矫直机组成。重轨矫直过程包括两个典型步骤，工字钢矫直工序和V型钢矫直工序。复合辊矫直机的轧辊布局如图二所示。在用九辊工字钢矫直机矫直的过程中，重轨生成弹塑性弯曲变形。1＃，2＃，3＃扎辊变形在A弹塑性弯曲区，2＃，3＃，4＃矫直辊变r