Numerous laboratory experiments indicate that graded materials layers or coatings covering the conventional steel body can reduce the magnitude of contact and/or thermal stresses as well as the noise and the rolling contact fatigue. The paper is concerned with the numerical solution of the wheel-rail elastic contact problem assuming that the surface of the rail consists from layers having distinct constant material parameters and a functionally graded material layer between them which mechanical properties are dependent on its depth. The contact phenomenon includes friction as well as wear. Quasistatic numerical approach is used to solve numerically this problem. Numerical results are provided and discussed.
Graded materials are generally two - phase composities with continously varying volume fraction. Numerous experiments indicate that used as the coatings attached to the conventional steel body and interfacial zones they can reduce the magnitude of mechanically and/or thermally induced stresses. In this paper the wheel - rail contact problem including friction and wear is considered. The rail is assumed to be covered with a coating. The mechanical properties of the coating material depend on its distance to the rail surface and are governed by power law. In the paper quasistatic approach to solve numerically this rolling contact problem is employed. This approach is based on the assumption that for the observer moving with the rolling wheel the displacement of the rail is independent on time. Finite element method is used as a discretization method. Numerical results are provided and discussed.
PL
Materiały gradientowe są w ogólnym przypadku dwufazowymi kompozytami, których fazy zmieniają się w sposób ciągły. Liczne eksperymenty badawcze wskazują, że materiały te wykorzystane jako pokrycie konstrukcji wykonanych ze stali lub jako warstwy pośrednie pomiędzy powierzchniami w kontakcie redukują naprężenia mechaniczne lub termiczne. W artykule rozważa się zagadnienie kontaktu tocznego koło - szyna ze zjawiskiem tarcia oraz zużycia. Zakłada się, że szyna jest pokryta sprężystym materiałem gradientowym. Własności mechaniczne tego materiału zależą od jego odległości od powierzchni szyny i opisane są funkcją potęgową. W pracy wykorzystuje się podejście quasistatyczne do numerycznego rozwiązania zagadnienia kontaktu tocznego. Podejście to opiera się na założeniu, że dla obserwatora poruszającego się wraz z toczącym się kołem przemieszczenie szyny nie zależy od czasu. Metoda elementu skończonego jest wykorzystana jako metoda dyskretyzacji. Przedstawiono i przedyskutowano wyniki eksperymentów numerycznych.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.