PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Influence of a subsurface fatigue crack on stress distribution due to rolling contact: experimental veryfication of numerical results.

Autorzy
Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Wpływ podpowierzchniowej szczeliny zmęczeniowej na rozkład naprężeń podczas przetaczania obciążenia - eksperymentalna weryfikacja wyników numerycznych.
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The paper presents the results of experimental investigations into variations of the stress tensor components due to both the interaction between subsurface fatigue crack faces and rolling contact. The load assumed represents real interaction between the railway wheel and rail. The Grating Holographic Interferometry (GHI) method was employed. The results obtained were compared with those resulting from numerical simulations performed using FEM. The results reveal a strong influence exerted by shape, crack thickness distribution and roughness of the crack faces, respectively, on the distribution of deplacement and stress tensor component fields. A new concept consisting in application of the effective crack thickness was proposed. The best agreement between experimental and numerical results was achived in the case when the real crack shape, effective crack thickness and the friction coefficient of 0.3 were assumed.
PL
W pracy przedstawiono eksperymentalnie otrzymane rozkłady zmian naprężeń bądące wynikiem oddziaływania szczeliny podpowierzchniowej i obciążenia zewnętrznego - przetaczanego po powierzchni próbki. Sposób obciążenia odpowiadał rzeczywistemu obciążeniu szyny kolejowej przez koło. W eksperymencie użyto metody siatkowej interferometrii holograficznej. Uzyskane wyniki porównywane były z uzyskanymi w wyniku symulacji numerycznych przy różnych kształtach i grubościach szczeliny oraz współczynnikach tarcia pomiędzy brzegami szczeliny. Wykazano bardzo duży wpływ tych czynników na uzyskane wyniki. Najlepszą zgodność uzyskano dla obliczeń przy rzeczywistym - zmierzonym na modelu kształcie szczeliny, współczynniku tarcia 0.3, oraz efektywnej grubości szczeliny. W pracy zdefiniowano tę wielkość oraz zaproponowano sposób jej wyznaczania.
Rocznik
Strony
335--359
Opis fizyczny
Bibliogr. 25 poz., fot., rys., tab
Twórcy
  • Institute of Aeronautics and Applied Mechanics, Warsaw University of Technology, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warsaw, Poland
Bibliografia
  • [1] Bower A. F.: The influence of crack face friction and trapped fluid on surface initiated rolling contact fatigue cracks. ASME Journal of Tribology, 110, 1988, pp. 704-711.
  • [2] Bogdański S., Olzak M., Stupnicki J.: Numerical stress analysis of rail contact fatigue cracks, Wear, 191, 1996, pp. 14-24.
  • [3] Bogdański S., Olzak M., Stupnicki J.: Numerical Modelling of a 3D rail RCF "squat"-type crack under operating load, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 1998, pp. 923-935.
  • [4] Bogdański S., Stupnicki J., Brown M. W., Cannon D. F.: A two dimensional Analysis of Mixed-Mode Rolling Contact Fatigue Crack Growth in Rails. Proc. of 5th International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue & Fracture, Cracow, Poland, 1997, pp. 189-206.
  • [5] Duborg M. C., Kalker J. J.: Crack behaviour under rolling contact fatigue, Rail Quality and Maintenance for Modern Railway Operation, Kluver Academic Publisher, 1993.
  • [6] Gray G. Т., Williams C. J., Thompson A. W.: Roughness Induced Crack Closure: An Explanation for Microstructurally Sensitive Fatigue Crack Growth. Metallurgical Transaction A, vol. 14A, 1983, pp. 421-431.
  • [7] Kaneta M., Matsuda K., Murakami K., Nashikawa H.: A possible Mechanism for Rail Dark Spot Defects. Proc. of World Tribology Congress, London, September 1997.
  • [8] Morbarigazzi C., Stupnicki J.: Measurement of microslips of subsurface fatigue crack faces due to rolling loads. Proceedings of YSESM, Milano-Marittima, 2003, pp. 91-92.
  • [9] Mruk I., Pyrzanowski P., Stupnicki J.: Study of fatigue crack faces interaction in the cases of pure shear and shear with compression. Proc. of 19th Symposium on Experimental Mechanics of Solids, Jachranka, 2000, pp. 398-403, (in Polish).
  • [10] Nong Chen: An Analytical Model which Combines Roughness and Plasticity Induced Fatigue Crack Closure. Ph.D. Thesis, University of Ilinois at Urbana-Champaign, 1997.
  • [11] Olzak M., Stupnicki J., Wójcik R.: Numerical analysis of surface crack propagating in rail-wheel contact zone. In: Rail Quality and Maintenance for Modern Railway Operation, ed. J. J. Kalker, D. F. Cannon and D. Oringer, Kluwer Acad. Press, The Netherlands, 1992, pp. 385-395.
  • [12] Olzak M., Stupnicki J.: Wpływ modelu oddziaływania brzegów szczeliny powierzchniowej na wartości i przebieg amplitudy współczynników intensywności naprężeń. Mat. XVII Symp. Zmęczenia Materiałów i Konstrukcji, Bydgoszcz Pieczyska, 1998, pp. 227-232 (in Polish).
  • [13] Olzak M., Stupnicki J.: The influence of crack faces interaction model on the results of numerical study of stress intensity factors for the surface breaking cracks in race way. International Conference Contact Mechanics 1999, Stuttgart 1999, pp. 109-118.
  • [14] Olzak M., Stupnicki J.: Fluctuation of the Stress Intensity Factors under a load rolling over a race-way with crack. Part I: Crack with uneven faces, Part II: Crack with initial clearence and surface layers of changed mechanical properties. Proc. of VII Conference on Fracture Mechanics, Kielce-Cedzyna, 1999, pp. 109-123 (in Polish).
  • [15] Pyrzanowski P., Mruk I.: Structure of the face of the "squat"-type fatigue crack in the head of the rail (in Polish). Mechanika 68 (1999). Materiały VII Krajowej Konferencji Mechaniki Pękania Kielce-Cedzyna, 1999, pp. 77-82 (in Polish).
  • [16] Pyrzanowski P., Mruk I.: Investigation of "squat"-type of crack development in a heads of a rail. Proc. of 17th Danubia-Adria Symposium on Experimental Methods in Solid Mechanics, 2000, Prague, Czech Republic, pp. 281-284.
  • [17] Pyrzanowski P., Stupnicki J.: Interaction between the faces of a „squat"-type fatigue crack determined by use of the grating holographic interferometry. Proceedings of 14th European Conference on Fracture, part III Kraków, 2001, pp. 713-723.
  • [18] Pyrzanowski P., Stupnicki J.: Study of Interaction of Squat-type Crack Faces Using Grating Holographic Interferometry. Proceedings of 18th Danubia-Adria Symposium on Experimental Methods in Solid Mechanics, 2001, Steyr, Austria, pp. 17-19.
  • [19] Pyrzanowski P., Stupnicki J.: Microslips of crack faces of a subsurface fatigue crack in a railway raceway under a rolling loady. Proceedings of 19th Danubia-Adria Symposium on Experimental Methods in Solid Mechanics, 2002, Polanica Zdroj, Poland, pp. 166-167.
  • [20] Pyrzanowski P., Stupnicki J.: Interaction between the crack faces of subsurface fatigue cracks due to normal and tangential loads. Proceedings of 20th Danubia-Adria Symposium on Experimental Methods in Solid Mechanics, 2003, Györ, Hungary, pp. 190-192.
  • [21] Ravichandran K. S.: Theoretical Model for Roughness Induced Crack Closure. International Journal of Fracture, vol. 44, 1990, pp. 97-110.
  • [22] Surech S., Ritchie R. O.: A Geometrical Model for Fatigue Crack Closure Induced by Surface Roughness. Metallurgical Transaction A, vol. 13A, 1982, pp. 1627-1631.
  • [23] Szpakowska M.: Determination of the Rigidity of a Layer Containing a Fatigue Crack Under Normal and Tangential Loads Acting Simultaneously. Ph.D. Thesis, Warsaw University of Technology, Warsaw, 2000 (in Polish).
  • [24] Szpakowska M., Pyrzanowski P., Stupnicki J.: Interference of fracture surfaces observed by means of optical methods for the cracks subjected to shear and compression. Proc. of IUTAM Symposium Advanced Optical Methods and Application in Solid Mechanics, Poitiers, France 1998, Vol. 2, L. 37, pp. 1-12.
  • [25] Tu M., Gielisse P. J., Xu W.: Grating Holographic Interferometry. Experimental Mechanics, 1997, 37 (2), pp. 188-196.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BOS2-0008-0078
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.