Residual stress development in railroad rails – a parametric study
Wariant tytułu
Studium parametryczne naprężeń resztkowych w szynie kolejowej
Autor
Pazdanowski, Michał
Opublikowane w
Technical Transactions
Numeracja
Y. 111, iss. 6-B
Strony
83-94
Data wydania
2014
Miejsce wydania
Kraków
Wydawca
Wydawnictwo PK
Język
angielski
Słowa kluczowe
residual stresses, numerical techniques, material properties
analiza i modelowanie, naprężenia resztkowe, metody numeryczne, własności materiału
Abstrakt
This paper presents the results of a parametric study undertaken to analyse the influence that changes in the material model and contact zone parameters may have on residual stress levels. A simplified shakedown based mechanical model is used to estimate the residual stress distributions due to simulated contact loads. An information on final shakedown state of the rail subjected to given loading program is obtained at a substantially reduced computational cost compared to the standard incremental analysis. A 50% increase in peak contact pressure may increase the longitudinal residual stress level by over 700%. The dependence of peak residual stresses on changes in the hardening ratio is almost linear, while the dependence of peak residual stresses on changes in the yield limit indicates a quadratic relationship. The research indicates that in future applications, a simplified treatment of the rail/wheel interface is justified, as long as the peak pressure in the contact zone is estimated correctly. The residual stresses in rails induced by service conditions may reach very high values, on a par with the material yield limit. This effect is aggravated by the operating procedure of increasing wheel axle loads.
W niniejszym opracowaniu przedstawiono wyniki studium parametrycznego przeprowadzonego w celu zbadania wpływu zmian modelu materiału i parametrów strefy kontaktu na poziom naprężeń resztkowych w szynie kolejowej. Uproszczony model mechaniczny, oparty na teorii plastycznego przystosowania, został zastosowany do oszacowania rozkładu naprężeń resztkowych wywołanych symulowanymi obciążeniami kontaktowymi. Stwierdzono, że 50% wzrost maksymalnego ciśnienia w strefie kontaktu skutkuje wzrostem maksymalnych naprężeń resztkowych o około 700%, przy czym zależność maksymalnych naprężeń resztkowych od zmian współczynnika wzmocnienia materiału szyny ma charakter liniowy, podczas gdy zależność tych samych naprężeń od wartości granicy plastyczności ma charakter kwadratowy. Przeprowadzone obliczenia wskazują, że uproszczone traktowanie strefy kontaktu koło/szyna jest uzasadnione, jak długo maksymalne wartości ciśnienia w tej strefie są oszacowane poprawnie. Naprężenia resztkowe w szynie kolejowej, wywołane przez obciążenia eksploatacyjne kołami taboru, mogą osiągnąć bardzo duże wartości, porównywalne z wartością granicy plastyczności materiału. Efekt ten pogłębia się na skutek zwiększania obciążeń na oś taboru.
Klasyfikacja PKT
630000 Budownictwo
Wydział
Wydział Inżynierii Lądowej
Licencja
Licencja PK
Prawa dostępu
Zasób dostępny dla wszystkich
Na stronie wykorzystywane są pliki cookie, bądź podobne rozwiązania. Aby poznać szczegóły zapoznaj się z polityką prywatności.
