15383

15383

تحليل ترمومكانيكي خستگي چرخ با در نظر گرفتن ترمزهاي ديسكي متصل به چرخ

كارشناسي ارشد

ماشين هاي ريلي

مهرماه 1394

مهرماه 1394

دكتر پريسا حسيني تهراني

راه آهن

چكيده در اين پروژه به بررسي پديده خستگي دريك نوع چرخ خاص راه آهن پرداخته مي شود. پديده خستگي در چرخ ها مي تواند به صورت¬هاي مختلفي مانند ايجاد ترك¬هاي سطحي و زيرسطحي، پوسته پوسته شدن سطح چرخ، سايش و ... نمايان شود كه منجر به وارد آمدن صدماتي به ريل، sleeper، سيستم تعليق قطار و حتي گاهي وقوع derailment مي گردد. امروزه مسئله خستگي چرخ¬ها با توجه به افزايش سرعت ناوگان ريلي و نيز افزايش نيرو و بارهاي وارده به آن از اهميت و حساسيت زيادي برخوردار بوده و لازم است با دقت و توجه بيشتري مورد بررسي قرار گيرد. ايجاد و رشد ترك¬هاي خستگي در چرخ ها از عوامل مختلفي مانند بارهاي تماس غلتشي بين چرخ و ريل، بارهاي حرارتي ايجاد شده در اثر ترمزگيري، وجود نقص در ساختار ماده سازنده چرخ ها و ... نشات مي¬گيرد. به طور كلي مي¬توان هدف اين پروژه را بررسي تاثير بارهاي حرارتي ناشي از ترمزگيري بر ايجاد و رشد ترك¬هاي خستگي در چرخ¬هاي راه آهن بيان نمود كه در واقع اين بارهاي حرارتي بعد از بارها و تنش¬هاي مكانيكي، دومين عامل بروز خستگي و ايجاد و رشد ترك در چرخ¬ها مي باشند اين در حالي است كه در بسياري از كارهاي مشابه صورت گرفته بر روي خستگي چرخ¬هاي راه آهن، از تاثير اين بارهاي حرارتي چشم پوشي شده و يا تحليل¬ها با اعمال فرضيات ساده سازي كه دقت نتايج را تا حد زيادي كاهش مي دهند صورت گرفته است. در اين جا سعي بر آن است به بررسي تاثير مجموع تنش¬هاي حرارتي و مكانيكي وارده به چرخ با مدل سازي شرايطي نزديك به شرايط واقعي عملكرد آن¬ها پرداخته شود. بدين منظور از روش المان محدود و نرم افزار ABAQUS براي بررسي پاسخ تنش و كرنش چرخ تحت اثر مجموع بارهاي حرارتي و مكانيكي، استفاده مي شود، با استناد به نتايج تنش- كرنش به دست آمده از روش عددي مورد استفاده در اين پروژه و حل معادلات مربوطه با استفاده از نرم افزار MATLAB صورت گرفته است. نتايج به دست آمده از اين تحليل¬ها حاكي از تاثير بسيار مهم و غير قابل چشم پوشي تنش¬ها و بارهاي حرارتي ايجاد شده در اثر اعمال ترمز، بر روي دامنه تنش و كرنش و در نتيجه عمر خستگي چرخ¬هاي راه آهن مي باشد و به دليل تاثير زياد اين تنش هاي حرارتي، صرف نظر نمودن از آن¬ها در تحليل عمر خستگي چرخ¬ها غيرمنطقي بوده و منجر به كاهش قابل ملاحظه امنيت ناوگان ريلي مي¬گردد. واژه‌هاي كليدي: خستگي، چرخ¬هاي راه آهن، بارهاي حرارتي، ديسك متصل به چرخ