تحلیل تنش قطعه تکه مرکزی سوزن ریلی با کاربرد روش مدل سازی المان محدود و تخمین عمر با معیارهای خستگی چندوجهی

در سیستم ریلی قطعه تکه مرکزی به عنوان یکی از اجزای مهم سوزن به دلیل تماس های شدید خود با چرخ قطار مستعد رشد ترک های خستگی و شکست می باشد. این تماس های شدید که در حین گذر چرخ از روی سوزن سبب ایجاد تنش های قابل ملاحظه ای در سطح ریل می شود، به دلیل ماهیت تکرار شونده و مقادیر قابل ملاحظه خود در نهایت سبب ایجاد تخریب خستگی در سطح ریل می گردد. هدف از این پژوهش، انجام مطالعه عددی به روش المان محدود بر روی تکه مرکزی منوبلوک آر۳۰۰ (UIC۶۰ R۳۰۰)، تراورس ها و چرخ منوبلوک آرهفت تی (R۷T) با پروفیل استاندارد ۹۲۰ میلی متر اس۱۰۰۲ (ORE S۱۰۰۲)، به منظور ارزیابی تنش ها، کرنش ها و نیروهای تماسی می باشد. در این پژوهش از مدل چرخ و ریل به همراه المان های فنر به منظور شبیه سازی مجموعه ریل، تراورس ها و چرخ قطار استفاده شده است. به منظور به دست آوردن منطقه بحرانی در مسیر تکه مرکزی، تحلیل دینامیکی سیر چرخ روی ریل شبیه سازی شده است. سپس در مدلی اصلاح شده که فقط شامل منطقه بحرانی از تکه مرکزی بوده از روش زیر-مدلسازی جهت تحلیل تنش دقیق استفاده شده است. جهت به دست آوردن خواص مکانیکی و خستگی تکه مرکزی نمونه های استاندارد تهیه شده از جنس ریل و تراورس ها تحت آزمون های کششی، فشاری و خستگی قرارگرفته اند. در نهایت از سه مدل پیش بینی عمر بر پایه تئوری صفحه بحرانی جهت تخمین عمر استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد، قطعه تکه مرکزی در جهت عمق ریل و در صفحاتی که تنش های برشی ماکزیمم است مستعد به رشد ترک خستگی می باشد.

کلیدواژه ها:

قطار ، قطعه تکه مرکزی ، ریل ، عمر خستگی ، تئوری صفحه بحرانی