Zastosowanie systemu LS-DYNA do modelowania i symulacji drgań układu most - tor - pociąg szybkobieżny

• Autorzy: Klasztorny M. , Szurgott P. , Niemierko A.

Warianty tytułu

EN

Application of LS-DYNA system to modelling and vibration simulation of the bridge - track - high-speed train system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono nową metodykę modelowania numerycznego i symulacji nieustalonych drgań układów most - tor - pociąg szybkobieżny, z wykorzystaniem wybranych systemów CAE. Metodykę zaprezentowano na przykładzie zmodernizowanego wiaduktu kolejowego KNI140070, o rozpiętości 14.40 m, zlokalizowanego na linii Nr 4-E65 (CMK) zmodernizowanego toru podsypkowego oraz pociągu szybkobieżnego KTX (Korea Train eXpress). W konstrukcji toru występują szyny główne 60E1 z przytwierdzeniami Vossloh 300-1, odbojnice 60E1 z przytwierdzeniami SB3, podkłady z betonu sprężonego B 320 U60, podsypka tłuczniowa oraz żelbetowe płyty przejściowe. Do modelowania MES i symulacji procesów dynamicznych zastosowano oprogramowanie Altair HyperMesh, LS-PrePost, HyperView i LS-Dyna. Zastosowano symetryzację przekroju poprzecznego konstrukcji nośnej mostu, homogenizację pomostu żelbetowego oraz pominięto wpływ wężykowania pojazdów szynowych. Do symulacji dynamicznych interakcji pociąg ruchomy - tor wykorzystano moduły RAIL_TRACK i RAIL_TRAIN w systemie LS-DYNA. Wyniki symulacji zaprezentowano przykładowo dla prędkości 300 km/h, w formie przebiegów czasowych przemieszczeń i naprężeń normalnych wzdłużnych oraz w formie map przemieszczeń i naprężeń w chwili maksymalnego ugięcia belek głównych.

EN

The paper presents a new methodology of FE mode ling and simulation of a bridgetrack-train system with the use of CAE systems. The KNI 140070 viaduct of span length 14.40 m, located on the Polish Central Main Line, has been selected for the study. The modernized track contains 60E1 main rails equipped with Vossloh 300-1 fasteners, 60E1 stiffening rails with SB3 fasteners, B 320 U60 sleepers, crushed stone ballast, and approach slabs. A KTX (Korea Train eXpress) high-speed train, a modification of the TGV train, is taken into consideration. The methodology was developed using Altair HyperMesh, HyperView, LS-PrePost, and LS-Dyna software. RAIL TRACK and RAIL TRAIN modules available in LS-DYNA system were applied for simulating the train - track interaction. The rail fastenings and the ballast were simulated using one-dimensional discrete non linear spring and damper elements. Car bodies, bogie frames and wheel sets were considered as rigid bodies. Cylindrical and revolute constrained joints and linear discrete springs and dampers were applied to connect all components of the FE model of the rail-vehicles. An example of simulation of transient vibrations of the bridge-track-train system has been performed for service velocity 300 km/h. Selected contours of displacements and stresses as well as selected time histories of displacements and stresses were created in LS-PrePost and HyperView software.

Słowa kluczowe

PL

most kolejowy; konstrukcja zespolona; pociąg szybkobieżny; symulacja; drgania; modelowanie numeryczne; system LS-DYNA

EN

railway bridge; composite structure; high speed train; vibration; simulation; numerical modelling; LS-DYNA system

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: z. 58, nr 3/III
• Strony: 191--198
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il.

Twórcy

autor

Klasztorny M.

autor

Szurgott P.

autor

Niemierko A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, Warszawa,

Bibliografia

• [1] Klasztorny, M.: Drgania jednotorowych mostów kolejowych wywołane ruchem pociągów z dużymi prędkościami, WPWr, Wrocław 1987.
• [2] Klasztorny, M.: Dynamika mostów belkowych obciążonych pociągami szybkobieżnymi, WNT, Warszawa, 2005.
• [3] Szurgott P. Klasztorny M., Grosel J., Wójcicki Z: Experimental validation of numerical modelling of the bridge - track - moving train system, 15th Int. Conf. on Comput. Methods and Exp. Measurements, CMEM-2011, New Forest, UK, 31 May-2 June 2011.
• [4] Modernizacja linii kolejowej 4 -E 65 na szlaku Grodzisk Maz. - Zawiercie. Linia północna Knapówka - Psary - Gora Włod. Projekt budowlany. Obiekt w km 200.794.
• [5] SNCF International in South Korea, Leaflet No.1, 2008, www.sncf-international.net.
• [6] Fiche Technique TGV Corée, http://pagesperso-orange.fr/florent.brisou/Fiche%20TGV K.htm; Retrieved on March 17, 2010.
• [7] Jones R.M.: Mechanics of composite materials, London: Taylor & Francis, 1999.
• [8] Hallquist J.O. (Ed.): LS-DYNA V971 R4 Beta. Keyword User's Manual, LSTC Co., CA, USA 2009.
• [9] Niemierko A. i in.: Wzmacnianie toru i podtorza w strefach przejściowych do obiektów inżynieryjnych i w innych przypadkach raptownej zmiany sztywności podłoża kolejowego (Eata 1), Temat M1-123, IBDiM, Warszawa, 2009.
• [10] Bachmann H.: Vibration problems in structures. Practical guidelines, Basel - Boston - Berlin, Birkhäuser, 1995.
• [11] Kwark J. W., Choi E. S., Kim Y. J., Kim B. S., Kim S. I.: Dynamic behavior of two-span continuous concrete bridges under moving high-speed train, Computers and Structures, Vol. 82, Issue 4-5, 2004, pp. 463-474.
• [12] Matsuura A.: Dynamic behavior of bridge girder for high speed railway bridge, RTRI Quarterly Reports, Vol. 20, Issue 2, pp. 70-76.