ОЦІНКА ДОВГОВІЧНОСТІ РЕЙОК ЗА КРИТЕРІЄМ ВИНИКНЕННЯ ВТОМНИХ ТРІЩИН

Ключові слова: залізничний транспорт, деформація і руйнування, міцність залізничної колії, аналіз руйнувань, контактні напруження, контактно-втомні пошкодження, чисельне моделювання, метод скінченних елементів.

Анотація

У статті представлено сучасні концепції виникнення тріщини у головці рейки внаслідок контактної втоми матеріалу. Наведено результати чисельного моделювання контактної взаємодії рейок та коліс рухомого складу методом скінченних елементів. Задачу контактної взаємодії рейки типу Р65 із стандартним залізничним колесом розглядали у пружно-пластичній постановці. Умови взаємодії відповідали руху поїзда на прямій ділянці колії без ковзання. Сучасна методологія оцінки довговічності конструкцій передбачає розрахунок приросту пошкодження у кожній точці елемента конструкції, оскільки навантаження змінюється з плином часу, і подальше підсумовування цих пошкоджень. Після досягнення граничного значення загального пошкодження вважається, що елемент конструкції втрачає свою несучу здатність, тобто в ньому утворюється тріщина. Незважаючи на істотне спрощення реальної проблеми контактної взаємодії рейок з колесами, обчислювальні витрати на впровадження таких методів прогнозування довговічності будуть надмірно високими. У зв'язку з цим запропоновано спрощений метод розрахунку довговічності рейок.

Посилання

REFERENCES

Cannon, D.F. & Edel, K.-O., Grassie, S.L., Sawley, K. (2003). Rail defects: an overview. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 26, 865-887.

Rejhart, V.A. (2001). Analiz defektov rel'sov [Analysis of rail defects]. Put' i putevoe hozjajstvo – Track and track facilities, 4, 22-25 [in Russian].

Shejnman, E.L. (2007). Defekty rel'sov. Obzor zarubezhnyh izdanij [Rail defects. Review of foreign publications]. Put' i putevoe hozjajstvo – Track and track facilities, 3, 29–32 [in Russian].

Kolotushkin, S.A. & Rejhart, V.A. (2002). Defektoskopija rel'sov yeksperimental'nogo kol'ca na sluzhbe transportnoj nauki [Flaw detection of rails of the experimental ring in the service of transport science]. Vestnik VNIIZhT – VNIIZhT Bulletin, 6, 33-36 [in Russian].

Ringsberg, J.W. & Bjarnehed, H., Johansson, B.L. (2000). Rolling contact fatigue of railway rails – finite element modelling of residual stresses, strains and crack initiation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 214, 7-19. http://dx.doi.org/10.1243/0954409001531207

Ringsberg, J.W. (2001). Life prediction of rolling contact fatigue crack initiation. International Journal of Fatigue, 23(7), 575-586. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-1123(01)00024-X

Sladkowski, A. & Sitarz, M. (2005). Analysis of wheel-rail interaction using FE software. Wear, 258, 1217–1223. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2004.03.032

Kapoor, A. & Franklin, F.J. (2000). Tribological layers and the wear of ductile materials. Wear, 245, 204-215. http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1648(00)00480-4

Shevtsov I. & Markine V., Esveld C. (2003). Optimal design of wheel profile for railway vehicles, Wear, 258, 10–13. https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.03.051.

Shevtsov I. & Markine V., Esveld C. (2008). Design of railway wheel profile taking into account rolling contact fatigue and wear. Wear, 265, 1273–1282. https:// doi.org/10.1016/j.wear.2008.03.018.

Kosarchuk V. V. & Danilenko É. I., Agarkov A. V. ( 2020) Effect of railcar wheel tire profiles on the

contact stress level in subway rails. Strength of Materials, 52(3), 398 – 406. https://doi.org/10.1007/s11223-020-00190-x.

Ma Y. W. & Markine V., Mashal A. A., Ren M. (2017). Modelling verification and influence of operational patterns on tribological behaviour of wheel-rail interaction. Tribol. Int., 114, 264–281.

Danilenko, E.I. & Rybkin, V.V. (2006). Pravyla rozraxunkiv zaliznychnoyi koliyi na micnist’ i stijkist’ [Rules for calculating railway track strength and stability]. Kyiv: Transport [in Ukrainian].

Ringsberg, J.W. (2000). Cyclic ratchetting and failure of a pearlitic rail steel. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 23, 747–758. http://dx.doi.org/10.1046/j.1460-2695.2000.00336.x

Kosarchuk, V.V. & Agarkov, O.V. (2010). Modeljuvannja ciklіchnoї nestabіl'nostі materіalіv pri pruzhnoplastichnomu deformuvannі [Modelling of cyclical instability of materials under elastic-plastic deformation]. Zb. nauk. prac' DETUT. Transportnі sistemi і tehnologіi – Collection of Scientific Works of the State Economics and Technology University of Transport. Transport Systems and Technologies, 16, 24 – 33 [in Ukrainian].

Kosarchuk, V.V. & Agarkov, O.V. (2010). Іdentifіkacіja parametrіv modelі pruzhnoplastichnogo deformuvannja za rezul'tatami bazovih eksperimentіv [Identification of parameters of elastic-plastic deformations model based on the results of basic experiments]. Zb. nauk. prac' DETUT. Transportnі sistemi і tehnologіi – Collection of Scientific Works of the State Economics and Technology University of Transport. Transport Systems and Technologies, 17, 159 – 165 [in Ukrainian].

Опубліковано
2021-12-17
Розділ
Математичне моделювання

##plugins.generic.recommendByAuthor.heading##