مشخصات مقاله:
عنوان فارسی مقاله:
تحلیل انتشار ترک زیرسطحی تحت بارگذاری در سطح تماس غلتشی در چرخ های راه آهن با بکارگیری روش مدلسازی المان محدود
عنوان انگلیسی مقاله:
Analysis of subsurface crack propagation under rolling contact loading in railroad wheels using FEM
کلمات کلیدی مقاله:
خستگی در سطح تماس غلتشی؛ شکست؛ انتشار ترک؛ ترک ترکیبی؛ چرخ‌های راه‌آهن
مناسب برای رشته های دانشگاهی زیر:
مهندسی مکانیک
مناسب برای گرایش های دانشگاهی زیر:
طراحی جامدات و مکانیک خودرو
وضعیت مقاله انگلیسی و ترجمه:
مقاله انگلیسی را میتوانید به صورت رایگان با فرمت PDF از باکس زیر دانلود نمایید. ترجمه این مقاله با فرمت WORD – DOC آماده خریداری و دانلود آنی میباشد.
فهرست مطالب:
چکیده
1) مدلسازی المان محدود ترک زیرسطحی در سطح تماس چرخ و ریل
2) مدل انتشار ترک ترکیبی ناشی از خستگی
3) مطالعه پارامتری
4) نتیجه‌گیری
قسمتی از مقاله انگلیسی و ترجمه آن:
1. Introduction
In recent years, higher train speeds and increased axle loads have led to larger wheel/rail contact forces. Also, efforts have been made to optimize wheel and rail design to improve the performance and reduce the cost. These trends have changed the major wheel rim damage from wear to fatigue [1]. Unlike the slow deterioration process of wear, fatigue causes abrupt fractures in wheels or the tread surface material loss. These failures may cause damage to rails, damage to train suspensions and, in some cases, serious derailment of the train. The fatigue problem of railroad wheels is often referred to as rolling contact fatigue [2], which is caused by repeated contact stress during the rolling motion. Similar fatigue problems also exist in other mechanical components experiencing rolling contact loading, such as gears and bearings. A detailed overview of the rolling contact problem of railroad wheels was given by Ekberg and Kabo [3]. Different failure modes have been observed for railroad wheels, such as shattered rim, vertical split rim and thermal cracking [4]. Shattered rim failures are the result of large subsurface cracks that propagate roughly parallel to the wheel tread surface [5,6]. Thermal cracking usually breaks off a piece of the wheel tread, while shattered rim can destroy the wheel’s integrity and thus is more dangerous. The current study focuses on the subsurface crack propagation (shattered rim) analysis.
1) مقدمه
در سالیان اخیر، افزایش سرعت قطارها و بار محورها سبب افزایش نیروهای تماسی بین چرخ‌ها و ریل‌ها شده است. افزون بر این، برای بهینه‌سازی طراحی چرخ و ریل جهت بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌ها نیز تلاش زیادی شده است. این روندها آسیب عمده‌ی لبه چرخ‌های راه‌آهن را از سایش به خستگی تغییر داده است (۱). برخلاف فرآیند کند خرابی ناشی از سایش، خستگی موجب شکست‌های ناگهانی در چرخ‌ها یا از بین رفتن سطح لبه چرخ‌ها می‌شود. این خرابی‌ها می‌توانند به ریل‌ها و سیستم تعلیق قطارها آسیب برسانند و در برخی موارد نیز باعث اتفاقات جدی مانند خروج قطار از ریل شوند.
اغلب از مسئله خستگی چرخ راه‌آهن با نام «خستگی در سطح تماس غلتشی» (۲) نام می‌برند که علت وقوع آن تنش تماسی تکراری در طی حرکت غلتشی چرخ روی ریل است. مشکلاتی مشابه ناشی از خستگی در سایر اجزای مکانیکی نیز که در معرض بارگذاری در سطح تماس غلتشی قرار می‌گیرند، مانند چرخ دنده‌ها و یاتاقان‌ها، وجود دارد. اکبرگ و کابو (۳) مرور جامعی روی مسئله تماس غلتشی چرخ‌های راه‌آهن داشته‌اند.