Sterowana błędem a posteriori analiza przestrzennego stanu deformacji w szynach i kołach pojazdów szynowych
Wariant tytułu
A posteriori error controlled 3D analysis of deformations of rails and vehicle wheels
Autor
Krok, Józef
Opublikowane w
Czasopismo Techniczne. Środowisko
Numeracja
R. 104, Z. 12, 1-Ś
Data wydania
2007
Miejsce wydania
Kraków
Wydawca
Wydawnictwo PK
Język
polski
Abstrakt
Analiza przystosowania plastycznego pól naprężeń resztkowych wymaga znajomości rozwiązania sprężystego. W niniejszym artykule zaprezentowano rozwiązania sprężyste dla szyn kolejowych i kół pojazdów szynowych poddanych różnego rodzaju obciążeniom symulującym prawdziwe naprężenie kontaktowe na styku szyna–koło. Zastosowano w tym celu szeregi Fouriera: w szynie – w kierunku wzdłuż szyny, w kole – w kierunku obwodowym. Dyskretyzację zagadnienia w przekroju koła/szyny przeprowadzono za pomocą Bezsiatkowej Metody Różnic Skończonych (BMRS) i MES. Analizę Fouriera zastosowano także do rekonstrukcji obciążeń we wszystkich kierunkach. Wymiar łatki kontaktowej, na którą działa obciążenie oraz maksymalne ciśnienia kontaktowe wyznaczono z rozwiązania Hertza. Analizę przeprowadzono dla szyn 132 RE oraz kół (wg normy USA) – zarówno sprężystą, jak i niesprężystą, stosując modele przyrostowe i model Żarki. Zastosowano szereg obciążeń o różnym poziomie intensywności i położeniu, w tym obciążenia z podwójnym kontaktem. W opracowaniu uzyskano wiele – ważnych zarówno z punktu widzenia naukowego, jak i inżynierskiego – wyników.
Shakedown analysis of residual stresses requires appropriate elastic solutions. Such solutions for a railroad rail and vehicle wheel subject to various types of loading simulating the true wheel/rail rolling contact forces are presented here. The specially developed Generalized Finite Strip/Fourier Method, including the FEM and variational version of the Meshless Finite Difference Method (MFDM) are applied in rail and wheel cross section with the Fourier series approach in the each directions. The Fourier analysis is also used to reconstruct the biparabolic loads. Normal and tangential contact loads were considered. The contact patch size and maximum pressure for the parabolic pressure distribution are assumed according to Hertz formula. A trial analysis has been conducted on a 132 RE rail and wheel (US). A vertical load PV with a number of lateral positions were used. Obtained in the presented paper results are important from scientific as well as practical points of view.
