تحلیل المان محدود خستگی تماس غلتشی در سوزن‌های متداول در خطوط ریلی ایران

Abstract

بالاترین توزیع خرابی‌های گزارش‌شده در خطوط راه‌آهن وابسته به سوزن‌ها است. علل اصلی این خرابی‌ها را می‌توان در: نیروهای تماس چرخ-ریل بالا، خزش در تیغه سوزن به علت تغییرات در پروفیل ریل و عدم پیوستگی در پروفیل ریل درگذر از ریل بال و نیشدلی که سبب نیروی‌های برخورد شدید می‌شود، جستجو کرد. در این مقاله روشی برای محاسبه عمر خستگی در نیشدلی سوزن ارائه‌شده است. ابتدا مدلی دینامیک در مسیر کامل سوزن شامل پانل سوئیچ و تقاطع شبیه‌سازی‌شده است. به‌منظور بررسی دقیق‌تر نیشدلی سوزن به دلیل بحرانی بودن این نقطه از خط، نتایج نیروهای حاصل از مدل دینامیک به مدلی استاتیک با جزئیات بیشتر انتقال داده‌شده است. سپس نتایج تنش و کرنش استخراج‌شده تا یک تحلیل خستگی برای یافتن عمر و صفحه جوانه زنی ترک خستگی تماس غلتشی، روی نیشدلی سوزن ارائه شود. با توجه به اهمیت مقوله خستگی و لزوم بررسی تأثیر متغیرهای مختلف بر میزان عمر خستگی، مطالعه پارامتریک با در نظرگیری متغیرهایی نظیر سرعت سیر، وزن واگن، ضریب اصطکاک و نوع سوزن انجام‌شده است. نتایج بیانگر عمرهای جوانه‌زنی ترک کمتر در سوزن‌های UIC60 و قوس‌ها با شعاع بیشتر است. نیروهای تماس کمتری در سوزن‌های UIC60 نسبت به U33 مشاهده‌شده است، همچنین با بالا رفتن ضریب اصطکاک عمر خستگی به‌طور محسوسی کاهش‌یافته است.