Numeryczna analiza wpływu cieczy na zmęczeniowy rozwój peknięcia typu "squat" w bieżni szyny kolejowej

• Autorzy: Olzak M. , Piechna J.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of liquid influence on fatigue crack extension in "squat" type cracks in rail

• Konferencja: Krajowa Konferencja Mechaniki Pękania (9 ; 14-17.09.2003 ; Kielce-Cedzyna, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy mechanizmów rozwoju wypełnionego cieczą pęknięcia zmęczeniowego. Przedstawiono nowy model opisujący zachowanie się cieczy i jego wpływ na zmęczeniowy rozwój pęknięcia typu "squat" w bieżni szyny kolejowej. Przedstawiono porównanie wyników dla modelu w którym zakładano ciecz nie lepką z modelem w którym przyjęto model cieczy Newtonowskiej. Rozkład ciśnienia w cieczy wypełniającej szczelinę zależy od wymuszanej przetaczanym się obciążeniem zmiany geometrii szczeliny i opisanego równaniem Reynoldsa ruchu cieczy. Wyniki symulacji numerycznej obejmującej okres przetaczania koła nad szczeliną, przedstawiono w postaci wykresów chwilowych rozkładów prędkości cieczy, rozkładów ciśnienia i zmian wysokości szczeliny. Przedstawiono wpływ zmiany ciśnienia na historię zmian współczynnika intensywności naprężenia oraz prawdopodobne przyczyny rozwoju pęknięcia.

EN

The paper deals with the mechanisms of the fatigue crack extension, which contains fluid. The new model was proposed. It describes behaviour of a fluid and its influence on fatigue crack extension. The crack is of the "squat" type and its located within the rail. The comparison of results of computations was made for two different fluids: non-viscous and Newtonian. Distribution of pressure in fluid depends on geometry change of crack, which is controlled by external loading from rolling wheel and on fluid flow, which is controlled by Reynolds equation. The results of numerical simulation cover the stage when is rolling over the crack. The results are demonstrated in the form of plots of temperatury fluid velocity distributions, pressure distributions and variation of the crack opening. The influence of the pressure variation on the history of stress intensity factor changes is presented. The possible reasons of crack extension are discussed.

Słowa kluczowe

PL

pęknięcia squat; pęknięcia w szynach; szczeliny z wewnętrznym ciśnieniem

EN

squat; cracks in rails; cracks with international pressure

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika
• Rocznik: 2003
• Tom: Z. 78
• Strony: 381--393
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Olzak M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, ul. Nowowiejska 24, PL - 00 665 Warszawa

autor

Piechna J.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, ul. Nowowiejska 24, PL - 00 665 Warszawa

Bibliografia

• 1. Kaneta M., Murakami Y. Propagation of Semi-Elliptical Surface Cracks in Lubricated Rolling/Sliding Eliptical Contact. Journal of Tribology, Transaction of the ASME, Vol. 113, April 1991, pp. 210-217.
• 2. Bower A. F. The Influence of Crack Face Friction and Trapped Fluid on Surface Initiated Rolling Contact Fatigue Cracks. Journal of Tribology, Transaction of the ASME, Vol. 110, October 1988, pp. 704-711.
• 3. Rail rolling contact fatigue - The European Rail Research Institute. Utreht, The Netherlands, Annual Report -1993.
• 4. Bogdański S., Olzak M., Stupnicki J. Influence of liquid interaction on propagation of rail contact fatigue cracks. Proc. of the 2nd Mini Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems, Budapest, 29-31 July 1996, pp. 134-143. 1
• 5. Bogdański S., Olzak M., Stupnicki J., Numeryczna analiza naprężenia w strefie kontaktu tocznego bieżni z powierzchniowym pęknięciem zmęczeniowym. XVIII Sympozjon PKM, Kielce-Ameliówka, 16-20 września 1997.
• 6. Olzak M., Stupnicki J., Wójcik R. Numerical analysis of 3D crack propagation in raillwheel contact zone. Proc. of Int. Conf. on “Rail Quality and Maintenance for Modern Railway Operation”, Deft, June 1992, pp. 385-395.
• 7. Stress Analysis of Rail Rating Contact Fatigue - The European Raill Research Institute, Utreht, The Netherlands, Final Raport, Rp No 19 - 1995-96.
• 8. Olzak M., Stupnicki J. Numerical study of Stress Intensity Factors for cracks in raceways with the experimentally determined interaction between crack faces. Computational Methods in Contact Mechanics V, WITPRESS 2001, pp. 253-262.
• 9. Olzak M., Stupnicki J. Amplitudy WIN w trakcie przetaczania obciążeń po bieżni ze szczeliną. Wpływ mikronierówności powierzchni, długości pęknięcia i luzu w szczelinie. XVIII Sympozjum Zmęczenia Materiałów i Konstrukcji, Pieczyska 2000, Wydawnictwa Uczelniane Akademii Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy