随着当今社会的进步与发展,磁浮交通技术不断发展,中低速磁浮交通系统逐渐成为一种新型的城市轨道交通形式,中低速磁浮结构中,轨排结构直接受电磁力作用,而连接轨排与轨枕的轨排连接螺栓就成为了磁浮轨排结构的关键。本文针对中低速磁浮轨排连接螺栓服役性能的问题,依据中低速磁浮轨排结构的实际情况与结构中各个部件的具体尺寸,运用有限元软件建立了中低速磁浮轨排结构的有限元模型,对中低速磁浮结构中的轨排连接螺栓的服役性能展开了研究,以期为中低速磁浮线路的建设与磁浮交通的设计与维护提供理论参考与合理化建议。论文主要展开以下几方面的研究:(1)建立螺栓连接结构有限元模型以及磁浮轨排结构有限元模型及验证运用有限元软件建立螺栓连接结构有限元模型以及中低速磁浮轨排结构有限元模型,前者包括带螺纹螺栓及上下夹件;后者包括轨排模型、螺栓实体模型、轨枕模型、承轨块模型。其中各个模型按照现场实际尺寸结合实际运算条件的综合考虑进行适当的简化与替代,并对北京磁浮S1线进行了现场测试,依据现场测试数据对本文所建立的中低速磁浮轨排结构模型进行可靠性验证。(2)螺栓连接结构螺栓力学性能研究利用有限元分析软件对带螺纹高强螺栓连接结构预紧过程及承受不同交变载荷时的各种情况进行了有限元模拟与分析,依据不同螺栓标准对本文结构的中的高强螺栓进行了强度检算,发现螺栓符合标准;对预紧状态下的螺栓连接结构进行了分析,发现最大应力点均出现在第一圈接触螺纹底部处,螺栓载荷主要由前三圈螺纹承担;对不同圈数螺纹进行了分析,发现相同圈数的螺纹顶部应力比螺纹底部应力小,而随着螺纹圈数增加,螺纹Mises应力就随之减小;同时对不同预紧力螺栓结构预紧过程进行了分析,随着预紧力的减小,螺纹各个部位的Mises应力也逐渐减小;对螺栓结构承受不同幅值、频率的交变载荷时的各种情况进行了分析计算,随着交变载荷幅值的增大,螺纹牙底的累积塑性应变增大,且各圈螺纹表面的相对滑移幅值增大,螺栓更易破坏;随着交变载荷频率的增大,螺纹牙底的累积塑性应变增大,螺纹表面的相对滑移幅值增大,螺栓更易破坏。(3)中低速磁浮轨排连接螺栓静力性能的研究基于中低速磁浮轨排结构有限元模型,对于正常安装工况下,不同车重、不同螺栓等级的螺栓的静力性能进行分析,对不同位置各个螺栓的应力进行分析与对比,发现轨排内侧螺栓应力大于外侧螺栓,内侧螺栓更加易破坏;对于不同等级螺栓的分析可以知道,使用高等级螺栓有利于提高中低速磁浮结构可靠性;对于不同车重情况下的分析可以知道,对于列车静载来说,满载情况下螺栓最大Mises应力大于空载情况,但并没有太大差异,说明车重在轨排结构承受列车静载时对螺栓影响不大。(4)中低速磁浮轨排连接螺栓动力性能的研究基于中低速磁浮轨排结构有限元模型,对承受实际列车动荷载作用下,各个螺栓的动力载荷即螺栓轴力进行分析,分析主要针对不同列车运行速度、不同预紧力、不同螺栓松动情况,当列车运行速度不同时,列车高速状态时,螺栓轴力最大,最易发生破坏;当螺栓预紧力不同时,预紧力越大,螺栓轴力就越小;对于不同螺栓松动工况的分析发现,列车在正常安装、内侧来车方向的螺栓松动、轨枕锚固螺栓松动三种工况,对于除内侧来车方向的螺栓外的其他螺栓影响不大,对该螺栓来说,在内侧来车方向的螺栓松动时,该螺栓轴力明显增大,而锚固螺栓松动对该螺栓几乎没有影响,所以内侧来车方向的螺栓松动将会严重威胁列车运行安全,锚固螺栓的松动对轨排连接螺栓的影响不大。(5)分析中低速磁浮轨排连接螺栓的疲劳性能开展了中低速磁浮轨排结构疲劳性能分析,研究得到,内侧来车方向螺栓对中低速磁浮轨排结构疲劳寿命影响最大,在内侧来车方向的螺栓松动时,中低速磁浮轨排结构的最小疲劳寿命有明显下降,对于内侧来车方向的螺栓松动的不同速度的情况来说,高速状态下,疲劳寿命下降最大;同时发现,当使用高等级螺栓时,在出现内侧来车方向的螺栓松动的情况下,可以显著延长螺栓的疲劳寿命。