Создание опытных рельсов из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и оценка их работоспособности. Идентификация структуры чугунных отливок магнитным методом на основе учета внутреннего коэффициента размагничивания ферритовых включений : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель М. А. Журавков

Abstract

Объектом исследования является трибофатическая система колесо (колесная сталь)/рельс (чугун ВТЧТ). В данной системе реализуется как контактное взаимодействие с трением между ее элементами, так и неконтактное деформирование рельса под действием веса железнодорожного состава. Цель работы – разработка и апробация механико-математической моделей, позволяющих описать контактное взаимодействие, напряженно-деформированное состояние и объемную повреждаемость элементов системы колесо/рельс. Основными методами исследований являются методы трибофатики, механики деформируемого твердого тела, а также вычислительные методы. В результате проведенной работы построены модели пространственного напряженно-деформированного состояния системы колесо/рельс с учетом контактного взаимодействия, упругого основания, и изгиба рельса соседними колесами (всем составом). Данная модель реализована в рамках компьютерного конечно-элементного моделирования контакта колеса плоскоконического – ГОСТ 9036-88 и рельса Р65 – ГОСТ Р5185-2000. Получены трехмерные распределения напряжений и деформаций, определены опасные объемы как интегральные меры повреждаемости элементов системы. Показано значительное, до 29%, снижение максимальной интенсивности напряжений σint в системе, где рельс изготовлен из чугуна ВЧТГ, по сравнению с системой со стальным рельсом. Решение задачи для системы колесо/рельс в трибофатической постановке, в которой учитывается упругое основание рельса и его изгиб соседними колесами, в сравнении с традиционной трибологической постановкой, учитывающее лишь контактное взаимодействие колеса и рельса на жестком основании, показало значительно до 1,5 раз увеличение максимальной интенсивности σint напряжений и объемной повреждаемости элементов системы. Установлено существенное положительное влияние чугуна ВЧТГ, обладающего высоким пределом контактной усталости (близким к стальному), на снижение до 43% объемной повреждаемости элементов системы колесо/рельс из высокопрочного чугуна марки ВЧТГ.