19798

۱۹۷۹۸

تحليل پديده خستگي در سوزن ريل

كارشناسي ارشد

ماشين هاي ريلي

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۴/۱۰

دكتر مجيد شهروي

راه آهن

بالاترين توزيع خرابي‌هاي گزارش‌شده در خطوط راه آهن وابسته به سوزن ها است. علل اصلي اين خرابي ها را مي توان در: نيروهاي تماس چرخ-ريل بالا، خزش در تيغه سوزن به علت تغييرات در پروفيل ريل و عدم پيوستگي در پروفيل ريل درگذر از ريل بال و دماغه تقاطع كه سبب نيروي هاي برخورد شديد مي شود، جستجو كرد. همچنين تغيير شكل پلاستيك مخصوصاً وقتي‌كه سوزن جديد است، بر عمر كاري سوزن بسيار تأثيرگذار خواهد بود. در اين پايان‌نامه با استفاده از روش اجزاي محدود و تئوري هاي تحليلي محاسبه عمر خستگي، مدل مناسبي براي عمر خستگي در دماغه سوزن ارائه‌شده است. ابتدا مدلي ديناميك در مسير كامل سوزن شامل پانل سوئيچ و تقاطع شبيه‌سازي‌شده است. به‌منظور بررسي دقيق تر تقاطع سوزن به دليل بحراني بودن اين نقطه از خط، نتايج نيروهاي حاصل از مدل ديناميك به مدلي استاتيك با جزئيات بيشتر انتقال داده‌شده و در مقاطع مشخص انجام‌شده است. سپس نتايج تنش و كرنش استخراج‌شده تا تحليل خستگي روي دماغه سوزن ارائه شود. با توجه به اهميت مقوله خستگي و لزوم بررسي تأثير متغيرهاي مختلف بر ميزان عمر خستگي تقاطع، مطالعه پارامتريك با در نظرگيري متغيرهايي نظير سرعت سير، وزن واگن، ضريب اصطكاك، نوع سوزن و شعاع قوس انجام‌شده است. نتايج در قالب سه بخش ارائه شدند: نتايج مدل ديناميك كه در آن تحليل روي مسيري طويل شامل سوزن انجام‌شده است. اين نتايج شامل نيروهاي تماسي محوري و جانبي است. بخش دوم نتايج مدل استاتيك بوده و شامل تانسورهاي تنش و كرنش است كه روي مقاطع مختلف سوزن انجام‌شده است و نتايج اين بخش ورودي آناليز خستگي را توليد كرده اند. نتايج بيانگر عمرهاي جوانه‌زني ترك كمتر در سوزن هاي UIC60 و قوس ها با شعاع بيشتر است. همچنين نيروهاي تماس كمتري در سوزن هاي UIC60 نسبت به U33 مشاهده‌شده است.

1397/09/30

An investigation on fatigue in railway turnouts

7/1/2018 12:00:00 AM

The highest amount of reported failures in railway tracks are due to turnout problems. The main causes of these breakdowns are: high wheel-rail contact forces, creep in the switch blade due to changes in the rail profile, and inconsistency in the rail profile during wheel passage over wing rail and crossing nose causing collision forces. Also plastic deformation in new turnouts has a significant influence on its lifetime. In this thesis, a new model for crossing nose fatigue life prediction is presented using FE approach. Firstly, a dynamic model containing a complete turnout (switch and crossing panels) is simulated. For a closer look at crossing, the results of the forces generated by the dynamic model are transmitted to a more detailed static model at specific sections, because of the criticality of this point in track. Then the stress and strain results are extracted to perform the fatigue analysis on the crossing nose. Regarding the importance of fatigue and the necessity of investigating the effect of different variables on fatigue life, a parametric study is conducted considering variables such as velocity, wagon weight, friction coefficient, turnout type and curve radius. The results are presented in three sections: The results of the dynamic model in which analysis was performed on the long track containing the turnout. These results include axial and lateral contact forces. The second part is the results of the static model and it consist of stress and strain tensors, which are performed on different sections of the crossing. The results of this models have produced fatigue analysis inputs. The results indicate that the fatigue life predicted in UIC60 crossings are less than U33 and more curve radius influence is investigated. Also, there are less contact forces in UIC60 crossings than U33.