19208

۱۹۲۰۸

تحليل اثرات خرابي ريل از نوع اسكواد بر روي تنش هاي تماسي چرخ و ريل

كارشناسي ارشد

ماشين هاي ريلي

93-94

۱۳۹۶/۱۰/۲۳

دكتر مجيد شهروي

راه آهن

با توجه به گسترش روز افزون صنعت ريلي، مسئله راحتي سفر و ايمني سفر اهميت زيادي پيدا كرده است. پديده خرابي ريل از جمله اسكواد، از عيوب مهمي است كه در صورت عدم رفع خرابي ايجاد شده (اسكواد) و رشد آن مي‌تواند به مسئله قطع ريل و خروج از خط ناوگان و ديگر آثار غير قابل جبران آن منجر شود. اولين گام براي مطالعه اين پديده، تحليل تماس چرخ و ريل داراي اسكواد تحت شرايط كاري مورد نظر است. در اين پژوهش ابتدا تماس چرخ با پروفيل استاندارد S1002 و قطر 920 ميلي‌متر روي ريل UIC60 كه در خطوط ريلي ايران مورد استفاده مي باشد به كمك مدل‌سازي در نرم‌افزار اجزاي محدود Abaquse 14.2 تحليل شد. مشخصات و شرايط استفاده شده نيز منطبق بر شرايط كاري سامانه ريلي مسافري ايران تعريف شده است. در اينجا به بررسي پارامتريك اثر اسكواد ريل روي تنش‌هاي چرخ و ريل به كمك شبيه‌سازي نرم‌افزاري تمركز شده است. اين كار را در حوزه زمان كه با استفاده از تئوري المان محدود مسائل را حل مي‌كند، استفاده كرديم. پارامترهاي مورد بررسي در اين پژوهش، نوع اسكواد سطحي ريل، سرعت چرخ و بار محوري بود كه با ميزان تاثير گذار در طي حركت چرخ قطار مورد تحليل قرار گرفت. پس از تحليل انجام شده در حوزه زمان، تنش‌هاي وارد شده بر ريل در طي عبور چرخ از روي اسكواد به صورت كانتور تنش فون‌مايزز و نمودارهاي سه بعدي با استفاده از نرم‌افزار متلب رسم شد تا تغييرات تنش اعمالي از چرخ بر اسكواد ملموس‌تر باشد. در انتها از نتايج استخراج شده و مقايسه آن با موارد شبيه‌سازي شده در پژوهش‌هاي گذشته روي خطوط خارج كشور، به تشابه تغييرات تنش وارد شده به سطح اسكواد روي سطح ريل دست يافتيم كه صحت مدل‌سازي انجام شده را نشان مي‌دهد. در ادامه مناطقي كه احتمال جوانه زني و رشد ترك را دارد با توجه به تمركز تنش در هنگام عبور چرخ از روي اسكواد قابل پيش¬بيني بوده كه رفع و جلوگيري از پيشرفت اسكواد بسيار مهم است.

1397/04/25

Analysis of squad type rail damage on the contact stresses between the rail and wheel

7/16/2018 12:00:00 AM

Regarding the growing expansion of the rail industry, the issue of travel comfort and safety has gained considerable attention throughout the last decades. Damage in the rail, such as squad, is one of the crucial defects which may lead to rail cutoff and consequently cause the train to run off the rail, if it is not taken care of. The first step towards studying this phenomenon is to analyze the contact between the wheel and the rail including the squad under the demanded working conditions. In this work, firstly, the contact between a S1002 wheelset and UIC60 rails, which is used in Iran, was simulated using Abaqus. The properties and working condition was input according to Iranian Rail Travel System. Secondly, a parametric analysis on the basis of stresses and strains of the rail was carried out on the rail damage by modeling via Abaqus. It is worthwhile to mention that the analysis was conducted within the time domain. The damage type and wheel speed were taken under investigation during the passage of the train on the rail. After the simulation, the von Mises stress distribution, within the time domain, applied on the rail by the passage of the wheel on the squad was determined and 3D stress curves on the squad were achieved through MATLAB in order to make the change in the stress on the wheel clearer. Finally, a comparison between our and previous results was made and a reasonable correlation between them, which validated our simulation, was observed. Moreover, the susceptible regions to crack initiation and propagation were predicted according to stress concentration points so as to prevent damage initiation and progress.