ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….…….. 5
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА………………………………………….. 12
1.1 Перспективы развития подрельсовых оснований………………………... 12
1.2 Исходные материалы для изготовления композиционных шпал………... 15
1.3 Конструкции композиционных подрельсовых оснований………………. 28
1.3.1 Гомогенные композиционные подрельсовые основания………………. 29
1.3.2 Гибридные композиционные подрельсовые основания……………….. 33
1.4 Технологии изготовления композиционных шпал……………………….. 39
1.5 Применение и вызовы развитию композиционных шпал……………… 47
1.6 Выводы по главе 1, цель и задачи исследования………………………… 52
ГЛАВА 2 ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ…. 55
2.1 Свойства исходных материалов…………………………………………… 55
2.2 Определение свойств материала стандартными методами………………. 62
2.3 Определение свойств материала методами лазерной интерферометрии 68
2.3.1 Деформации образцов при статическом нагружении………………….. 68
2.3.2 Собственные напряжения в композите…………………………………. 71
2.3.3 Водопоглощение композита………………………………………........... 73
2.4 Методы планирования активных экспериментов………………………... 76
2.5 Статистическая обработка результатов экспериментов…………………. 78
ГЛАВА 3 ТРЕБОВАНИЯ К СВОЙСТВАМ МАТЕРИАЛА КОМПОЗИЦИОННЫХ ШПАЛ………………………………………………………………... 80
3.1 Моделирование свойств материала композиционных шпал…………….. 80
3.2 Анализ варьируемых факторов при движении подвижного состава в кривой 83
3.3 Рациональные свойства материала композиционных шпал…………….. 99
3.4 Допустимая величина температурного расширения материала………… 104
3.5 Выводы по главе 3………………………………………………………….. 107
3
ГЛАВА 4 СОСТАВ МАТЕРИАЛА И ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СВОЙСТВА ШПАЛ…………………………….. 109
4.1 Модификация полимерной матрицы на атомно-молекулярном и наноуровне 110
4.1.1 Модификация полимерной матрицы на атомно-молекулярном уровне 110
4.1.2 Модификация полимерной матрицы на наноуровне…………………... 123
4.2 Оптимизация состава композита на микро- и мезоструктурных уровнях 132
4.2.1 Значения функций отклика в точках плана эксперимента……………. 132
4.2.2 Решение задачи оптимизации системы………………………………… 134
4.3 Оптимизация композиционных шпал на макроуровне………………….. 136
4.4 Влияние технологических факторов на изгибную жесткость композиционных шпал…………………………..……………………………………… 139
4.5 Выводы по главе 4…………………………………………………………. 144
ГЛАВА 5 СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА КОМПОЗИЦИОННЫХ ШПАЛ…… 147
5.1 Физико-механические свойства материала………………………………. 147
5.2 Трещиностойкость материала шпал……………………………………… 150
5.3 Физико-технические свойства материала………………………………… 153
5.4 Лазерная интерферометрия материала композиционных шпал………… 159
5.4.1 Статическое нагружение образцов……………………………………… 159
5.4.2 Собственные напряжения в материале шпал……………………........... 170
5.5 Выводы по главе 5…………………………………………………………. 173
ГЛАВА 6 ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ………………………………………… 176
6.1 Экструзионная технология изготовления композиционных шпал………. 176
6.2 Инжекционная технология изготовления композиционных шпал………. 181
6.3 Инновационная конструкция композиционной шпалы…………………... 186
6.4 Оценка жизненного цикла композиционных шпал………………………. 189
6.5 Выводы по главе 6…………………………………………………………... 195
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………. 197
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ………………. 201
4
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………. 202
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Свойства образцов мао-бамбука…………………………. 221
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Матрица плана эксперимента………………………………. 226
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Влияние материала шпал на путь и подвижной состав…. 231
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Погрешность расчетных моделей………………………… 233
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Расчет изгибной жесткости композиционных шпал……. 237
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Объединенный алгоритм…………………………………. 243
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Коэффициенты математических моделей……………….. 251
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Анализ влияния технологических факторов на изгибную жесткость композиционных шпал……………………………………… 252
ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Воздействие на окружающую среду применения разных
шпал на ж.д. пути в течение 50 лет…………………………………………… 259
ПРИЛОЖЕНИЕ 10 Акт опытно-промышленной апробации экструзионной
технологии изготовления образцов материала композиционной шпалы………. 263
