تحلیل انتشار ترک زیرسطحی تحت بارگذاری در سطح تماس غلتشی در چرخ های راه آهن
چکیده
در این مقاله روشی عمومی برای تحلیل انتشار ترک زیرسطحی در پدیده خستگی در سطح تماس غلتشی چرخ و ریل ابداع می‌شود. برای محاسبه ضرایب شدت تنش در چرخ‌ها از مدل المان محدود الاستوپلاستیک سه‌بعدی استفاده می‌شود که در آن از تکنیک ساخت مدل‌های فرعی برای حصول بازدهی و دقت محاسباتی بهره می‌گیرند. سپس، آسیب خستگی در چرخ با بکارگیری مدل انتشار ترک ترکیبی ناشی از خستگی که پیش‌تر ساخته شده است محاسبه می‌گردد. مزایای روش پیشنهادی این است که می‌تواند تنش تماسی اجزای مکانیکی پیچیده را به دقت نشان دهد و اثر عدم تناسب بارگذاری را نیز لحاظ کند. اثرات قطر چرخ، دامنه (نوسان)بارگذاری قائم، اندازه ترک اولیه، محل و جهت‌گیری روی دامنه ضریب شدت تنش نیز با بهره‌گیری از همین مدل پیشنهادی بررسی خواهد شد. در نهایت، نتایج پیش‌بینی روش پیشنهادی با مشاهدات میدانی مقایسه می‌شود.
1) مقدمه
در سالیان اخیر، افزایش سرعت قطارها و بار محورها سبب افزایش نیروهای تماسی بین چرخ‌ها و ریل‌ها شده است. افزون بر این، برای بهینه‌سازی طراحی چرخ و ریل جهت بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌ها نیز تلاش زیادی شده است. این روندها آسیب عمده‌ی لبه چرخ‌های راه‌آهن را از سایش به خستگی تغییر داده است (۱). برخلاف فرآیند کند خرابی ناشی از سایش، خستگی موجب شکست‌های ناگهانی در چرخ‌ها یا از بین رفتن سطح لبه چرخ‌ها می‌شود. این خرابی‌ها می‌توانند به ریل‌ها و سیستم تعلیق قطارها آسیب برسانند و در برخی موارد نیز باعث اتفاقات جدی مانند خروج قطار از ریل شوند.
Abstract
A general subsurface crack propagation analysis methodology for the wheel/rail rolling contact fatigue problem is developed in this paper. A three-dimensional elasto-plastic finite element model is used to calculate stress intensity factors in wheels, in which a sub-modeling technique is used to achieve both computational efficiency and accuracy. Then the fatigue damage in the wheel is calculated using a previously developed mixed-mode fatigue crack propagation model. The advantages of the proposed methodology are that it can accurately represent the contact stress of complex mechanical components and can consider the effect of loading non-proportionality. The effects of wheel diameter, vertical loading amplitude, initial crack size, location and orientation on stress intensity factor range are investigated using the proposed model. The prediction results of the proposed methodology are compared with in-field observations. 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.
1. Introduction
In recent years, higher train speeds and increased axle loads have led to larger wheel/rail contact forces. Also, efforts have been made to optimize wheel and rail design to improve the performance and reduce the cost. These trends have changed the major wheel rim damage from wear to fatigue [1]. Unlike the slow deterioration process of wear, fatigue causes abrupt fractures in wheels or the tread surface material loss. These failures may cause damage to rails, damage to train suspensions and, in some cases, serious derailment of the train.
چکیده
1) مدلسازی المان محدود ترک زیرسطحی در سطح تماس چرخ و ریل
2) مدل انتشار ترک ترکیبی ناشی از خستگی
3) مطالعه پارامتری
4) نتیجه‌گیری
Abstract
1. Introduction
2. Finite element modeling of subsurface crack in wheel/rail contact
3. Mixed-mode fatigue crack propagation model
4. Parametric study
5. Conclusion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه