1.一种考虑顶镐作用面的道岔钢轨横向顶弯方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、建立不同支距下的道岔钢轨横向顶弯过程载荷‑挠度模型;
S2、建立不同支距下的道岔钢轨横向顶弯过程有限元仿真模型;
S3、基于所述有限元仿真模型中不同支距下的有限元仿真数据,引入顶镐作用面修正系数,对不同支距下的所述载荷-挠度模型进行修正;
S4、根据不同支距下的修正系数,建立支距‑修正系数模型;
S5、根据所述支距‑修正系数模型,并结合所述载荷‑挠度模型,建立修正后的载荷‑挠度模型;
S6、根据所述修正后的载荷‑挠度模型,建立考虑顶镐作用面的顶弯预测模型,其用于预测顶弯行程。
2.根据权利要求1所述的一种考虑顶镐作用面的道岔钢轨横向顶弯方法,其特征在于:在所述步骤S1中根据弹塑性理论及矫直理论建立所述载荷‑挠度模型,所述载荷‑挠度模型为:式(1)中:
F为顶弯载荷;
a为顶弯载荷系数;
Mt为顶弯过程的弹性极限弯矩;
m1、m2、m3为顶弯过程塑性变形系数;
Wy为道岔钢轨断面系数;
ξmin为顶弯过程的最小弹区比;
l为顶弯过程的单边支距,其为顶弯支距L的一半;
δΣ为顶弯过程的总下压挠度;
δ为顶弯过程的下压挠度;
lt为顶弯过程的单边弹性区域长度;
E为道岔钢轨材质的弹性模量;
I为钢轨截面的水平轴惯性矩;
CΣ为顶弯过程的总弯曲曲率;
Ct为顶弯过程的弹性极限曲率;
ξ为顶弯过程的弹区比。
3.根据权利要求1所述的一种考虑顶镐作用面的道岔钢轨横向顶弯方法,其特征在于:所述步骤S2中,采用有限元仿真软件对道岔钢轨横向顶弯过程进行仿真,除道岔钢轨外,其他部件均设置为刚体,对上部顶镐施加位移约束,对下部支撑镐以及支撑平板施加固定约束,道岔钢轨与上部顶镐、道岔钢轨与下部支撑镐以及支撑平板均采用摩擦接触,建立不同支距下的所述有限元仿真模型进行仿真。
4.根据权利要求2所述的一种考虑顶镐作用面的道岔钢轨横向顶弯方法,其特征在于:在所述步骤S3中,基于所述有限元仿真模型中不同支距下的有限元仿真数据,引入顶镐作用面系数 并对所述载荷‑挠度模型中的总下压挠度δΣ进行修正,得到修正后的总下压挠度δΣ′,使得修正后的载荷‑挠度曲线与有限元仿真模型所得的载荷‑挠度曲线相匹配。
5.根据权利要求4所述的一种考虑顶镐作用面的道岔钢轨横向顶弯方法,其特征在于:在所述步骤S4中,对步骤S3得到的支距‑修正系数离散点进行拟合得到所述支距‑修正系数模型,拟合后支距与修正系数之间符合线性关系,其关系如下:式(3)中,k为支距‑修正系数曲线的斜率,b为支距‑修正系数曲线的截距。
6.根据权利要求5所述的一种考虑顶镐作用面的道岔钢轨横向顶弯方法其特征在于:在所述步骤S5中根据所述载荷‑挠度模型与所述支距‑修正系数模型得到修正后的载荷‑挠度模型如下:
7.根据权利要求6所述的一种考虑顶镐作用面的钢轨横向顶弯方法,其特征在于:所述步骤S6具体过程如下:对所述修正后的载荷‑挠度模型中的弹性阶段进行线性拟合,得到直线F=Kδ,K为所述修正后的载荷‑挠度模型中的弹性阶段以及线性回弹阶段的斜率;对所述修正后的载荷‑挠度模型中的塑性阶段进行多项式拟合,得到曲线F=f(δ);在下压挠度δ轴上的点(δc,0)处以斜率K做直线F=Kδ+B,得到线性弹性回弹阶段,其中δC为钢轨顶弯后的弯折点的残留挠度,B为所述修正后的载荷‑挠度模型中线性回弹阶段的直线的截距;
结合拟合后的弹性阶段、拟合后的塑性阶段和线性弹性回弹阶段得到所述顶弯预测模型:式(5)中,Ft为弹性极限载荷,Fm为顶弯极限载荷。