Preview

Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Подходы к моделированию возникновения поверхностных контактно-усталостных повреждений в рельсах

https://doi.org/10.21780/2223-9731-2018-77-5-259-268

Полный текст:

Аннотация

Контактно-усталостные повреждения рельсов наряду с их износом являются наиболее распространенными видами дефектов рельсов, в том числе рельсов нового поколения. За последние годы произошли существенные изменения в распределении видов контактно-усталостных повреждений как на российских, так и зарубежных железных дорогах, особенно на линиях с тяжеловесным движением. Поэтому актуальным является изучение механизмов и моделирование появления поверхностных контактно-усталостных повреждений рельсов. Данная статья посвящена обзору подходов к моделированию возникновения контактно-усталостных повреждений на рабочих поверхностях рельсов. Рассмотрены четыре вида подходов к моделированию: основанные на методах и подходах механики контактного взаимодействия; на получении количественных характеристик приспосабливаемости материалов к циклическому нагружению, устанавливаемых с помощью лабораторных испытаний; на применении критериев, имеющих физический смысл энергии, выделяющейся на контакте; прогнозирующие накопление пластической деформации в условиях циклического нагружения на базе серии стандартных испытаний рельсовых сталей, в том числе в зоне сварного стыка, и конечноэлементного моделирования. Сформулированы направления дальнейших исследований по образованию и развитию поверхностных контактно-усталостных дефектов в рельсах.

Об авторах

С. М. Захаров
Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта, Акционерное общество
Россия

Захаров Сергей Михайлович - доктор технических наук, профессор, научный консультант, научный центр «Рельсы, сварка, транспортное материаловедение».

Москва, 129626



Е. В. Торская
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук
Россия

Торская Елена Владимировна - доктор физико-математических наук, профессор.

Москва, 119526



Список литературы

1. Эволюция повреждаемости рельсов дефектами контактной усталости / Е.А. Шур, А.И. Борц, А.В. Сухов [и др.] // Вестник ВНИИЖТ. 2015. № 3. С. 3–9.

2. Шур Е. А. Повреждения рельсов. М.: Интекст, 2012. 191 с.

3. Изучение механизмов контактно-усталостных дефектов в рельсах / В.Н. Цвигун [и др.]. Новокузнецк: Центр СибГНУ, 2017. 133 с.

4. Обобщение мирового опыта тяжеловесного движения. Управление содержанием системы колесо — рельс / пер. с англ. под ред С. М. Захарова. М.: Интекст, 2017. 420 с.

5. Magel E. Editorial for JRRT ICRI special edition // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part F. Journal of Rail and Rapid Transit. May 2017. SAGE Publishing. DOI: 10.1177/0954409717710100.

6. Обобщение передового опыта тяжеловесного движения. Вопросы взаимодействия колеса и рельса / пер. с англ. Дж. У. Харрис, С. М. Захаров, Дж. Ландгрен [и др.]. М.: Интекст, 2002. 408 с.

7. Grassie S. L. Squats and squat-type defects in rails: The Understanding to date // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part F. Journal of Rail and Rapid Transit. 24 October 2011. DOI:10.1177/0954409711422189.

8. Heyder R., Brehmer M. Empirical studies of head check propagation on the DB network // Wear. 2014. Vol. 314. Р. 36–43.

9. Computer-aided simulation of the influence of track and vehicle parameters on wheel/rail interaction characteristics / S. M. Zakharov, I. G. Goryacheva, D. Yu. Pogorelov et al. // Proceedings of the 8th International conference on contact mechanics and wear of rail/wheel systems (Firenze, Italy, 15–18th September, 2009). Firenze, 2009. Р. 1075–1083.

10. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. М.: Мир, 1989. 510 с.

11. Морозов Е.М., Зернин М.В. Контактные задачи механики разрушения. М.: Машиностроение,1999. 544 с.

12. Моделирование процессов контактирования, изнашивания и накопления повреждений в сопряжении колесо — рельс / В. М. Богданов [и др.] // Трение и износ. 1996. Т. 17. № 1. С. 12–27.

13. Сакало В.И., Сакало А.В. Выбор критерия для моделирования накопления контактно-усталостных повреждений в колесах железнодорожного подвижного состава // Четвертый научно-технический семинар «Компьютерное моделирование на железнодорожном транспорте: динамика, прочность, износ» (Брянск, 3–4 апр., 2018). Брянск, 2018. С. 63–70.

14. Горячева И. Г. Механика фрикционного взаимодействия. М.: Наука, 2001. 478 с.

15. Горячева И.Г., Торская Е.В. Моделирование условий образования контактно-усталостных повреждений поверхности катания // Контактно-усталостные повреждения колес грузовых вагонов / под. ред. С. М. Захарова. М.: Интекст, 2004. С. 58–97.

16. Goryacheva I.G., Zakharov S.M., Torskaya E.V. Rolling contact fatigue and wear of wheel/rail simulation // Proceedings of the Second International conference on railway technology research development and maintenance. Paper 0123456789. Stirlingshire: Civil-Comp Press, 2014. 15 p.

17. Kabo E., Ekberg A. Prediction of RCF from laboratory tests // Concluding technical report INNOTRACK. [S. l.], 2010. P. 131–133.

18. Burstow M. A whole life rail model application and development for RSSB — continued development of an RCF damage parameter // Rail Standard and Safety Board. London, UK. 2004.

19. Rolling contact fatigue life prediction for rails and welds in heavy haul systems / Chung Lun Pun, D. Welsby, P. Mutton, W. Yan // Proceedings of the International Heavy Haul Conference IHHA-2015 (Perth, Australia, 2015). Perth, 2015.

20. Коган А.Я., Абдурашитов А.Ю. Прогнозирование отказов рельсов по дефектам контактно-усталостного происхождения // Вестник ВНИИЖТ. 2014. № 4. С. 3–7.

21. Modeling surface rolling contact fatigue crack initiation taking severe plastic shear deformation into account / G. Trummer, C. Marte, P. Dietmaier et al. // Wear. 2016. Vol. 352–353. P. 136–145.

22. Comparison of rolling contact fatigue crack initiation models under heavy haul conditions / G. Trummer, K. Six, A. Woelfle et al. // Proceedings of the International Heavy Haul Conference IHHA-2017 (Cape Town, SA, 2017). Cape Town, 2017. P. 79–84.

23. Rolling contact fatigue life prediction for rails and welds in heavy haul / Chung Lun Pun, D. Welsby, P. Mutton, W. Yan // Proceedings of the International Heavy Haul Conference IHHA-2017 (Cape Town, SA, 2017). Cape Town, 2017. P. 56–62.


Для цитирования:


Захаров С.М., Торская Е.В. Подходы к моделированию возникновения поверхностных контактно-усталостных повреждений в рельсах. Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2018;77(5):259-268. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2018-77-5-259-268

For citation:


Zakharov S.M., Torskaya E.V. Approaches to modeling occurrence of rolling contact fatigue damages in rails. Vestnik of the Railway Research Institute. 2018;77(5):259-268. (In Russ.) https://doi.org/10.21780/2223-9731-2018-77-5-259-268

Просмотров: 194


ISSN 2223-9731 (Print)