Residual stress development in railroad rails – a parametric study
Variant of the title
Studium parametryczne naprężeń resztkowych w szynie kolejowej
Author
Pazdanowski, Michał
Published in
Technical Transactions
Numbering
Y. 111, iss. 6-B
Pages
83-94
Release date
2014
Place of publication
Kraków
Publisher
Wydawnictwo PK
Language
English
Keywords
residual stresses, numerical techniques, material properties
analiza i modelowanie, naprężenia resztkowe, metody numeryczne, własności materiału
Abstract
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.
PKT classification
630000 Budownictwo
Department
Faculty of Civil Engineering
License
Licencja PK
Access rights
Zasób dostępny dla wszystkich
Cookies or other similar solutions are used on the page. Take a look at privacy policy to get to know the details.
