شبیه سازی سه بعدی رشد ترک خستگی در ریل های راه آهن

قطار و ریل یکی از شیوه های متداول حمل و نقل در جهان می باشد که استفاده گسترده از آن، ضرورت مطالعه دراین حوزه را نمایان می سازد. هدف از این مقاله، بررسی تاثیر جهت حرکت بار بر روی رشد ترک خستگی در ریلهای راهآهن می باشد. . بدین منظور از نمونه ریل موجود در سامانه ریلی ایران یعنی ریل UIC60 با هندسه دقیق پروفیل و روش اجزای محدود استفاده شده است. در این راستا ابتدا یک مدل المان محدود الاستیک پلاستیک سه بعدی ارائه می شود و - با استفاده از این مدل، محل تنش حداکثر ناشی از تماس چرخ و ریل بدست می آید. سپس با استفاده از کد المان مرزی ضمن انجام تحلیل تنش به ازاء موقعیت های مختلف استقرار چرخ، مقادیر مختلف ضریب شدت تنش بدست آمده است. دو مشخصه مربوط به انتشار ترک خستگی تماسی غلتشی یعنی رشد و امتداد توسعه ترک به کمک این ضرایب شدت تنش محاسبه گردیده است. در ادامه رشد ترک تحت بار خستگی و به صورت سه بعدی مدل گردیده است، در این ارتباط رابطه پاریس به عنوان معیار سرعت رشد و راستای تنش مماسی ماکزیمم به عنوان امتداد رشد ترک در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج بدست آمده نشان داد ترک در هر دو جهت رشد می کند اما ترک در جهت حرکت چرخ رشدی سریع تری نسبت به ترک در خلاف جهت حرکت دارد.