Владимир Иванович САКАЛО, д-р техн. наук, профессор, кафедра наземных транспортно-технологических комплексов,
241035, г. Брянск, бульвар 50 лет Октября, д. 7.
Author ID: 174319.
Vladimir I. SAKALO, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Land Transport and Technological Complexes,
241035, Bryansk, 7, 50th October Anniversary Blvd.
Author ID: 174319.
Алексей Владимирович САКАЛО, канд. техн. наук, доцент, кафедра наземных транспортно-технологических комплексов,
241035, г. Брянск, бульвар 50 лет Октября, д. 7.
Author ID: 556528.
Alexey V. SAKALO, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Land Transport and Technological Complexes,
241035, Bryansk, 7, 50th October Anniversary Blvd.
Author ID: 556528.
Введение. Проблема контактно-усталостных повреждений рельсов приобрела особую актуальность в связи с ростом грузонапряженности железных дорог. Эффективным методом исследования влияния различных факторов на образование повреждений является метод математического моделирования динамики движения и процессов накопления контактно-усталостных повреждений в материале рельса. При моделировании процессов накопления повреждений используется кривая зависимости количества циклов нагружения колеса или расчетного сечения рельса до появления контактно-усталостных разрушений от значения выбранного критерия контактной усталости. Такая кривая может быть получена только экспериментальным путем.
Материалы и методы. Проведены стендовые испытания на контактную усталость образцов из рельсовой стали в форме роликов. Установка для испытаний оригинальной конструкции позволяла создавать нагрузку на ролики до 4000 Н. Обработка опытных данных выполнена с помощью метода конечных элементов. Задача перекатывания образца и контртела решалась в упругопластической постановке.
Результаты. Выполнено исследование влияния размеров и формы контактирующих поверхностей образцов для испытаний на контактную усталость на распределение контактных давлений. Сконструирована и изготовлена установка для испытаний на контактную усталость по схеме качения ролика по ролику. Проведены испытания образцов из рельсовой стали на контактную усталость. Обработка результатов выполнена с помощью метода конечных элементов, построены кривые контактной усталости рельсовой стали по трем критериям: комбинированному, критерию Данг Вана, амплитудному значению максимального касательного напряжения.
Обсуждение и заключение. В результате применения разработанного методического подхода были получены кривые контактной усталости рельсовой стали. Кривые могут быть использованы в моделировании процесса накопления контактно-усталостных повреждений в материале рельса при различных нагрузках на ось, динамических нагрузках, возникающих при движении подвижного состава в кривых и прямых участках пути, различных профилях катания колес и рельсов.
Introduction. The problem of contact fatigue damage of rails has become especially urgent with the intensified railway freight load. An effective method of studying various damage factors is mathematical simulation of the dynamics of motion and accumulation of contact fatigue damage in the rail material. The damage accumulation simulation uses a curve of dependence of the number of wheel loading cycles or design rail section until contact fatigue failure on the value of the selected contact fatigue criterion. This curve could only be obtained in an experiment.
Materials and methods. The authors performed bench-scale contact fatigue testing of roller-shape rail steel specimens. The test rig of original design created a load of up to 4000 N on the rollers. The experimental data were processed using the finite element method. The problem of rolling the specimen and the counterbody was solved in the elastoplastic formulation.
Results. The authors studied the effects of the size and shape of the contact surfaces for the contact fatigue test specimens on the distribution of contact pressures. They designed and built a roller-on-roller contact fatigue test rig. The researchers tested rail steel specimens for contact fatigue. The results were processed using the finite element method with the plotting of contact fatigue curves of rail steel according to three criteria: combined, Dang Van criterion, amplitude value of maximum shear stress.
Discussion and conclusion. The developed methodological approach yielded contact fatigue curves of rail steel. The curves may be used in simulations of the accumulation of contact fatigue damage in the rail material under different axle loads, dynamic loads arising when the rolling stock moves in curves and straight track sections with different rolling profiles of wheels and rails.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.