基于无砟轨道温度场理论的有限元模型及软件的开发

发布时间：2025-06-05 23:38

　　无砟轨道结构在我国高速铁路建设上得到了广泛的应用,由于其主体结构由混凝土构成,因此,温度变化会对其产生影响。因此,在铁路工务人员的日常作业中,需要明确轨道的整体温度以及温度梯度,进而判断轨道内部的状态。然而在实际过程中,目前还无法做到对全线路全天候全地形实时的监控。因此,开展对无砟轨道温度场计算及预测的研究对无砟轨道的养护维修和健康监控具有重要的应用价值。本文主要针对无砟轨道内部结构温度场,进行了理论基础的梳理、有限元模型的建立、软件的二次开发和实例结果修正和对比等工作。主要研究内容和成果如下:(1)对现有的无砟轨道温度场理论进行了梳理归纳,通过对国内外关于温度场理论研究资料的分析,利用ANSYS热分析模块,确立边界条件和热传递关系,建立了无砟轨道内部温度场有限元仿真模型。(2)通过Python对ANSYS软件的二次开发,将ANSYS有限元软件以及Python内部模块的数据处理功能相结合,开发了基于Python语言的无砟轨道温度场监控和预测软件-TMW。(3)验证了监控预测软件TMW计算的结果,通过试验得到数据,将软件开发的效果与试验所得结果做比较,分析了轨道板整体温度和温度梯度,指出了...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外现状
        1.2.1 无砟轨道温度场国外研究现状
        1.2.2 无砟轨道温度场国内研究现状
    1.3 基于有限元模型开发检测与预警系统软件
    1.4 本文的研究内容和思路
        1.4.1 本文研究内容
        1.4.2 本文研究思路
第2章 无砟轨道温度场结构参数化有限元模型的建立
    2.1 ANSYS热分析基础理论
        2.1.1 ANSYS热分析类型
        2.1.2 瞬态热分析实现
    2.2 模型建立理论基础
        2.2.1 无砟轨道温度场形成机理
        2.2.2 温度场热传递控制方程
    2.3 轨道温度场模型的建立
        2.3.1 边界条件
        2.3.2 热力学参数取值
        2.3.3 建立轨道温度场仿真模型
        2.3.4 轨道场温度场分布
    2.4 本章小结
第3章 基于PYTHON的监测系统设计开发
    3.1 PYTHON相关技术概述
        3.1.1 Python简介
        3.1.2 Python相对其他语言的优点
    3.2 无砟轨道温度监测与预警系统-TMW系统
        3.2.1 软件的总体设计及开发目的
        3.2.2 软件的结构与功能
        3.2.3 开发环境
    3.3 基于PYTHON的 TMW软件开发
        3.3.1 界面设计支撑
        3.3.2 用户接口
        3.3.3 输入及APDL的输入
        3.3.4 新建项目
        3.3.5 程序接口(ANSYS调用接口)
        3.3.6 输出(数据处理及图像生成)
        3.3.7 外部接口
    3.4 本章小结
第4章 开发效果与实验的对比
    4.1 无砟轨道温度场实验概况
        4.1.1 实验背景
        4.1.2 实验目的及内容
        4.1.3 实验模型
    4.2 实验数据采集
        4.2.1 温度传感器测点布置
        4.2.2 温度传感器预埋短柱设计
        4.2.3 温度数据采集
        4.2.4 自动气象站
    4.3 TMW系统应用实例
    4.4 开发效果与实验结果对比
    4.5 本章小结
结论与展望
    主要研究工作与结论
    进一步研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
附录1



本文编号：4049448