随着我国轨道交通的迅速发展,铁路运输不再只追求速度、运输量,对列车运行安全性和舒适性也提出了更高的要求。轨道扣件作为轨道结构的重要组成部分,起到固定钢轨及承担车辆载荷的作用,要求有一定的弹性和绝缘性能,能控制钢轨在车辆运行和环境载荷下的横向移动、纵向移动,其结构性能对整个列车运行的稳定性、安全性及舒适性有着重要影响。根据数据统计表明,铁路部门输送旅客数量呈逐年上涨趋势,在客运运输方面高铁动车占了输送的80%以上,同时,国家对于铁路建设十分重视,在2019年全国“两会”政府工作报告中,铁路建设投资仍保持在8000亿以上。因此,无论从民众安全出行,还是国家经济出发,解决轨道扣件失效问题都是非常有必要的。本文针对我国常用轨道扣件,研究导致扣件失效的因素,得到弹条断裂是导致扣件失效的主要因素,继而以DI弹条扣件为研究对象,建立轨道扣件有限元仿真模型,基于静力学性能分析与频响动态分析对影响弹条断裂的因素加以分析,并预测弹条的疲劳寿命,最后提出弹条结构优化方案。主要研究内容如下:(1)轨道扣件失效现状。统计我国常用轨道扣件,利用故障树分析法挖掘轨道扣件失效的失效因子以及它们之间的逻辑关系,建立轨道扣件失效故障树,最后确定轨道扣件的薄弱环节。(2)扣件弹条静力学性能分析。建立轨道扣件有限元模型,包括螺栓、弹条、铁垫板等,并考虑每个接触部件非线性接触的静力学性能分析;重点分析在不同安装状态下,弹条中肢约束长度与扣压力对弹条弹程、弹条最大等效应力的影响,量化弹条工作状态的应力分布及其强度薄弱环节。(3)扣件弹条模态分析。利用锤击模态测试方法及DASP软件等对自由状态弹条和组装状态弹条进行模态试验,详细分析自由状态弹条与组装状态弹条的固有频率、振型等动态特性,同时分析弹条工作状态在轨道系统动态特性包括敏感特征频率、激励频率的相关性及其影响。(4)扣件弹条结构优化及验证。基于弹条优化设计原则,提出一种结构优化弹条-空心弹条,对其进行静力学性能分析与弹条优化指标W验证,最后预测了DI弹条与空心弹条的疲劳寿命,并进行对比分析。