توضیحات
تحلیل تنش چرخ ریل UIC60 تحت شرایط خستگی تماس غلتشی
چگونه تماس غلتشی چرخ-ریل را در نرم افزار آباکوس/CAE شبیهسازی کنیم؟
خستگی تماس غلتشی
خستگی تماس غلتشی یک مکانیزم پیچیده شکست است که میتواند در تماس چرخ و ریل تحت بارگذاریهای چرخهای تکراری رخ دهد. برخی از نکات کلیدی در مورد تحلیل تنش خستگی تماس غلتشی در چرخها:
- تنش تماس هرتزی: مهمترین تنش، حداکثر تنش تماس هرتزی است که در ناحیه تماس بین چرخ و ریل رخ میدهد. این تنش به بارگذاری عمودی، هندسه چرخ و ریل و خواص مواد بستگی دارد.
- نیروهای مماسی: وجود نیروهای مماسی ناشی از کشش و ترمز باعث ایجاد تنش برشی در ناحیه تماس میشود که به خستگی تماس غلتشی کمک میکند.
- تنش زیرسطحی: تنش تماس هرتزی باعث ایجاد تنشهای برشی و اصلی زیرسطحی بالایی میشود که میتواند از حد تسلیم ماده فراتر رود. این تنشهای زیرسطحی برای شروع ترک بسیار مهم هستند.
- شروع و گسترش ترک: ترکها معمولاً در زیر سطح شروع میشوند و در جهتی عمود بر حداکثر تنش اصلی رشد میکنند. چندین محل شروع ترک ممکن است وجود داشته باشد.
- تنشهای پسماند: تنشهای پسماند ناشی از خستگی، سایش و تماس غلتشی میتوانند به طور قابل توجهی بر حالت تنش و عمر خستگی تأثیر بگذارند. آنها باید در تحلیل در نظر گرفته شوند.
- پارامترهای متغیر: پارامترهای مهم برای تغییر در تحلیل تنش شامل بار عمودی، نیروهای مماسی، جنس چرخ و ریل، پروفیل چرخ، پروفیل ریل و شرایط عملیاتی است.
تحلیل المان محدود پیشرفته با مدلسازی تماس مناسب و در نظر گرفتن پارامترهایی مانند تنشهای پسماند میتواند بینشهای دقیقی در مورد حالت تنش و مکانیزم شکست خستگی تماس غلتشی ارائه دهد. این آموزش آباکوس تأثیر پارامترهای نیروی محوری، سرعت و زاویه گپ ریل بر توزیع تنشهای تماس و ضربه را مورد بحث قرار میدهد.
حوادث قطار ناشی از خستگی تماس غلتشی
خستگی تماس غلتشی نوعی آسیب است که در ریلها و چرخها به دلیل تماس غلتشی و لغزشی تکراری بین آنها تجمع میکند. این باعث ایجاد ترکها و شکستگیها، به ویژه در سطح میشود. خستگی تماس غلتشی یک حالت خرابی مهم برای ریلها و چرخهای قطار است که در صورت مدیریت نادرست میتواند منجر به حوادث شود.
برخی از حوادث ریلی قابل توجه که حداقل تا حدی به خستگی تماس غلتشی نسبت داده شدهاند:
- سانحه ریلی هاتفیلد
- خروج از ریل قطار پیولتلو
- سانحه ریلی هیت گرین
آنچه یاد خواهید گرفت
- مدلسازی مقطع عرضی پروفیل ریل (UIC60) از تصویر و ایجاد یک قطعه سه بعدی قابل تغییر شکل
- وارد کردن یک قطعه سه بعدی به مدل
- استفاده از ابزارهای توپولوژی مجازی برای اصلاح هندسه و مشبندی بهتر
- اعمال خواص مواد، چگالی، الاستیسیته و پلاستیک فولاد
- اعمال جرم نقطهای به یک قطعه
- استفاده از مرحله دینامیک صریح، استفاده از مقیاس گذاری جرم برای افزایش سرعت حل
- انتخاب خروجیهای مناسب و عملی
- تعریف رفتار و ویژگیهای تماس
- ساخت یک جسم صلب با یک روش ساده
- استفاده از قید اتصال (Tie) و نکات آن
- کوپلینگ و نحوه چرخش چرخ روی ریل
- اعمال بارگذاری گرانشی
- اعمال شرایط مرزی
- تکنیکهای مشبندی
- تجسم و تفسیر نتایج
این دوره برای چه کسانی مناسب است؟
- مهندسان ریل و مکانیک که نیاز به انجام تحلیل تنش دارند
- دانشجویان پیشرفته، دانشجویان دکترا یا محققان برای پروژههای FEA آباکوس خود
- هر مهندس کاربردی آباکوس که روزانه درگیر پروژههای شبیهسازی مختلف است
چه چیزی به دست خواهید آورد؟
- قادر خواهید بود تحلیل شکست را با استفاده از آباکوس انجام دهید
نکته :
پروفیل ریل UIC60
UIC60 (60E1) یک پروفیل ریل سنگین استاندارد شده است که توسط اتحادیه بینالمللی راهآهن (UIC) عمدتاً برای استفاده در شبکههای راهآهن اروپا و برخی از آسیا توسعه یافته است. ابعاد، هندسه و وزن به گونهای بهینه شدهاند که استحکام، دوام و سازگاری را برای عملیات راهآهن با بار بالاتر فراهم کنند. این پروفیل ریل در سال 1976 توسط UIC استاندارد شد.
اتصال ریل
منطقه اتصال ریل جایی است که دو ریل به هم متصل می شوند تا یک مسیر پیوسته تشکیل دهند. برای تشکیل مسیرهای پیوسته، انتهای ریل باید با استفاده از صفحات ماهی، پیچ و مهره و پیچ شانه به هم متصل شوند. اتصالات ریل باعث ایجاد تنش های متمرکز و ناپیوستگی در مسیر می شود. آنها مستعد نقص هایی مانند سایش انتهای ریل، ترک خوردگی و خوردگی هستند. انواع مختلف اتصالات ریل استفاده می شود، از جمله اتصالات جوش داده شده، اتصالات عایق شده و اتصالات سازشی.
آنچه یاد خواهید گرفت
- مدلسازی مقطع عرضی پروفیل ریل (UIC60) از تصویر و ایجاد یک قطعه سه بعدی قابل تغییر شکل
- وارد کردن یک قطعه سه بعدی به مدل
- استفاده از ابزارهای توپولوژی مجازی برای اصلاح هندسه و مشبندی بهتر
- اعمال خواص مواد، چگالی، الاستیسیته و پلاستیک فولاد
- اعمال جرم نقطهای به یک قطعه
- استفاده از مرحله دینامیک صریح، استفاده از مقیاس گذاری جرم برای افزایش سرعت حل
- انتخاب خروجیهای مناسب و عملی
- تعریف رفتار و ویژگیهای تماس
- ساخت یک جسم صلب با یک روش ساده
- استفاده از قید اتصال (Tie) و نکات آن
- کوپلینگ و نحوه چرخش چرخ روی ریل
- اعمال بارگذاری گرانشی
- اعمال شرایط مرزی
- تکنیکهای مشبندی
- تجسم و تفسیر نتایج
