تحلیل اجزای محدود مکانیک شکست و مکانیک تماس چرخ و ریل

در این مقاله مسئله تماس چرخ و ریل با وجود ترک سطحی در ریل بررسی شده است. دلیل بررسی این مسئله تأثیر قابل توجه تماس چرخ و ریل بر ضرایب شدت تنش و به طور متقابل تأثیر ترک بر توزیع فشار تماسی میباشد. در این تحقیق بااستفاده از روش اجزای محدود و به کمک یک نرمافزار تجاری چرخ و ریل ترکدار تحت شرایط غلتش همراه با لغزش جزیی مدلسازی شده است. برای مدل کردن اثر متقابل بین چرخ و ریل و همچنین سطوح ترک از الما نهای تماسی استفاده شده است. ضرایب شدت تنش با روش عددی برونیابی جابهجایی محاسبه گردیده است. تأثیر فاکتورهایی ه مانن د زاویه استقرار ترک، طول ترک و موقعیت چرخ نسبت به ترک روی ضرایب شدت تنش و فشارهای تماسی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد ضریبKIIدارای مقادیری بزرگتر ازKI میباشد. از این رو به نظر میرسد در این مسئله تماس چرخ و ریل، مد برشی بر رفتار نوک ترک غالب است. تغییر شکل پیچیده لبه ترک هنگام عبور چرخ، جهت تنش برشی را در سطوح ترک تغییر میدهد و این باعث نوسان در مقادیرKIIمیشود. نوسان در مقادیرKIIمهمترین عامل رشد ترک خستگی در مسئله تماس چرخ و ریل است. هنگامی که ترک در محدوده تماس چرخ و ریل قرار میگیرد توزیع فشا ر تماسی حالت تکین دارد. از این رو فرضیات فشار تماسی هرتز هنگام بررسی تماس چرخ و ریل در مجاورت ترک نامعتبر به نظر میرسد.

Keywords:

ترک سطحی , چرخ و ریل , ضرایب شدت تنش , فشارتماسی , روش اجزای محدود