19324

۱۹۳۲۴

تحليل نيروي پيش‌برنده ترك به منظور تحليل ترك‌هاي سطحي در تماس چرخ و ريل

كارشناسي ارشد

مهندسي ماشين هاي ريلي

۱۳۹۴۰۱۳۹۷

۱۳۹۲/۲/۱۹

دكتر پريسا حسيني تهراني

راه آهن

فروپاشي مكانيكي چرخ و ريل در راه‌آهن كه عمدتا از طريق گسترش يكي از عيوب رخ مي‌دهد، مي‌تواند موجب بروز حادثه و خسارت جاني و مالي شود. پيش‌بيني دقيق‌ از رفتار چرخ و ريل نسبت به ترك مي‌تواند تا حد زيادي موجب كاهش صدمه‌هاي وارده، افزايش بهره وري و سهولت تعمير و نگه‌داري گردد. به اين منظور، در اين پايان‌نامه، ترك‌هاي زيرسطحي در ريل راه‌آهن در اثر عبور چرخ از روي آن و ايجاد پديده تماس مورد بررسي قرار گرفته است. تماس چرخ و ريل با استفاده از مدل ساده شده دو بعدي در نرم افزار المان محدود شبيه‌سازي شده است. به منظور محاسبه نيروي پيش‌برنده ترك از روش جديد نيروي پيكربندي استفاده شده كه در مواردي كه پلاستيسيته غالب است، قادر است تا نتايج دقيقتري نسبت به روش كلاسيك انتگرال جي ارائه دهد. اثرات بارگذاري، نرخ لغزش و طول ترك بر روي نيروي پيش‌برنده ترك‌هاي عمودي و شيب‌دار زيرسطحي ريل مورد ارزيابي قرار گرفته است و مسير رشد ترك در حالت‌هاي مختلف بررسي شده است. در حالت غلتش خالص، مشاهده شده است كه ترك هاي شيب دار تمايل به رشد به سمت سطح بالايي ريل دارد و با افزايش نيروي محوري، تمايل ترك به رشد افزايش مي‌يابد. ترك شيب دار در زاويه‌هاي مختلف بررسي شده است و بر اساس نتايج اخذ شده، عمدتا ترك با زاويه كمتر نسبت به سطح ريل احتمال گسترش بيشتري دارد. واژه‌هاي كليدي: ترك‌هاي زيرسطحي ريل، تماس چرخ و ريل، نيروي پيش‌برنده ترك و نيروي پيكربندي

1397/06/20

Analyzing Crack Driving Force in order to Evaluate Surface Crack Subjected to Rail and Wheel Contact

9/11/2018 12:00:00 AM

Mechanic failure of rail and wheel in railway industry can cause accident and many casualties and financial loss. One of the main reason of mechanical failure is through the propagation of defects and cracks. Exact prediction of rail and wheel behavior can reduce damages, improve efficiency and facilitate maintenance. In this work, surface crack of rail effected by contact of caused by wheel movement has been investigated. Contact of rail and wheel has been simulated by a 2D model in finite element software and elastic plastic material has been chosen to represent the rail property. In order to calculate crack driving force, new method named configurational force has been chosen instead of classic J-integral since it has some advantages to predict the crack behavior in plastic dominated zones. Parametric result of load, slip and size of crack has been studied in vertical and inclined cracks in rail and crack growth path has been estimated. In free rolling situation, it has been observed that inclined cracks tend to grow through the surface of rail that can cause spalling problem. Different angles of inclined cracks has been investigated and according to results, cracks with lower angle to the rail surface tend to propagate more. Keywords: Rail Cracks, Rail and Wheel Contact, Crack driving Force and Configurational Force