Dwustronna więź kontaktowa Hertz’a w numerycznej analizie drgań sprzężonego układu pociąg-tor

• Autorzy: Bryja Danuta , Chojnacki Wojciech

Warianty tytułu

EN

Two-way Hertzian spring in numerical analysis of coupled train-track system vibrations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono i porównano dwie metody symulacji drgań układu pociąg-tor, różniące się modelem kontaktu koło-szyna. W pierwszej metodzie zastosowano dwustronną, odkształcalną więź kontaktową typu Hertz’a, w drugiej – więź nieodkształcalną. W obu metodach przyjęto płaski model obliczeniowy, złożony z belki Eulera spoczywającej na podłożu sprężysto-tłumiącym typu Winklera i zestawu pojazdów szynowych modelowanych układami dynamicznymi o dziesięciu stopniach swobody. Przedstawiono wyniki analiz numerycznych, których celem było określenie wpływu podatności dwustronnych więzi kontaktowych na wyniki symulacji drgań rozważanego układu. Stwierdzono, że zastąpienie sztywnych więzi kontaktowych przez dwustronne więzi sprężyste Hertz’a nie ma istotnego wpływu na symulacje drgań toru i ma niewielki wpływ na symulacje drgań nadwozia pojazdu i wózka jezdnego. Zaproponowana metoda symulacji będzie mogła być wykorzystana do badań numerycznych zjawiska chwilowego odrywania kół od szyn, po niewielkich modyfikacjach w celu wprowadzenia jednostronnych więzi Hertz’a (nie przenoszących sił rozciągających), które są dokładniejszym modelem kontaktu.

EN

The paper presents and compares two methods for simulation the train-track system vibrations, differing in the wheel-rail contact model used. In the first method, two-way Hertzian spring is used, in the second – a non-deformable constraint. In both methods, a flat computational model is assumed, consisting of an Euler-Bernoulli beam resting on a Winkler-type elastic foundation with damping and a set of rail vehicles modeled by dynamic systems with ten degrees of freedom. The results of numerical analysis are presented, in order to determine an influence of the contact constraints’ deformability on the vibration simulations. It is found that the replacement of non-deformable contact constraints by two-way Hertzian springs has no significant effect on track vibration simulations and has a little effect on vibration simulations of vehicle body and bogie. The developed simulation method can be used for numerical studies of the phenomenon of instantaneous detachments of wheels from rails, after minor modifi cations directed to introduce one-way Hertzian springs (i.e. not carrying tensile forces) being a more accurate contact model.

Słowa kluczowe

PL

układ pociąg-tor; symulacja drgań; zagadnienie kontaktowe; więź Hertz’a

EN

train-track system; vibration simulations; contact problem; Hertzian spring

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej
• Czasopismo: Przegląd Komunikacyjny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 74, nr 11
• Strony: 2--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr., wz.

Twórcy

autor

Bryja Danuta

• Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego, Politechnika Wrocławska

autor

Chojnacki Wojciech

• Wydział Architektury, Politechnika Wrocławska (student)

Bibliografia

• [1] Kalker J. J., Review of wheel-rail rolling contact theories, the general problem of rolling contact, Applied Mechanics Division (ASME, New York), 40, 1980, 77-92.
• [2] Garg V.K., Dukkipati R.V., Dynamics of railway vehicle systems, Academic Press, New York, 1984.
• [3] Bosso N., Spiryagin M., Gugliotta A., Somá A., Mechatronic Modeling of Real-Time Wheel-Rail Contact, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2013.
• [4] Esveld C., Modern Railway Track, MRT-Productions, The Netherlands, 2014.
• [5] Romero A., Galvín P., Domínguez J., A time domain analysis of train induced vibrations, Earthquakes and Structures, 3(3), 2012, 297-313.
• [6] Podwórna M., Klasztorny M., Wpływ cech pojazdów szynowych na odpowiedź dynamiczną mostu belkowego, Drogi i Mosty, 3, 2011, 63-87.
• [7] Chojnacki W., Więź kontaktowa typu Hertza w symulacjach numerycznych drgań układu pociąg – tor, Praca magisterska WBLiW PWr, 2018.
• [8] Langer J., Dynamika budowli, Wyd. Polit. Wrocł., Wrocław, 1980.
• [9] Bryja, D., Gisterek, I., Popiołek, A., Analiza numeryczna wpływu nierówności progowej na drgania toru kolejowego spowodowane przejazdem pociągu dużych prędkości, Inżynieria i Budownictwo, 71(10), 2015, 532-536.
• [10] Bryja D., Hołubowski R., Modelowanie belkowych mostów kolejowych z zastosowaniem metody GFEM. Część I. Sformułowanie teoretyczne, Zeszyty Naukowe Polit. Rzeszowskiej nr 283, seria Budownictwo i Inżynieria Środowiska, z. 59, 2012, 5-19.
• [11] Klasztorny M., Dynamika mostów belkowych obciążonych pociągami szybkobieżnymi, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2005.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).