Вирішення задач надійності системи на основі моделювання напружено-деформаційного стану залізничної колії засобами теорії розповсюдження пружних хвиль
Loading...
Date
2013
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UKR: Мета. Провести аналіз можливостей існуючих практичних методів розрахунку колії на міцність і їх порівняння з запропонованим методом розрахунку засобами теорії розповсюдження пружних хвиль. Методика. Застосовано аналітичний метод складання та розв’язання рівнянь напруженого стану елементів залізничної колії за різними методиками з огляду на питання, що можуть вирішуватися. Використано метод моделювання при створенні певної моделі залізничної колії. Результати. Рівняння, що описують напружений
стан елементів залізничної колії, в первинному вигляді мають диференційні складові для врахування часу та
динамічного навантаження. Але для вирішення більшості задач вони суттєво спрощуються – складні залежності замінюються емпіричними коефіцієнтами, деякими показниками просто нехтують. Показано межі застосування розрахунків, що накладають на них певні допущення. В якості альтернативи наведено можливості створення моделі залізничної колії на основі теорії розповсюдження пружних хвиль. Тоді час дії напружень, задіяна маса та інші показники підпорядковані фронту розповсюдження хвиль, а рівняння рівноваги базуються на динамічному представлені теорії пружності. Наукова новизна. Обґрунтовано загальні принципи формування моделі залізничної колії на основі теорії розповсюдження пружних хвиль в якості альтернативи рівнянь, що мають диференційні складові для врахування часу та динамічного навантаження. Практична значимість. Дані розробки можуть використовуватися як інструмент для вирішення задач, пов’язаних із надійністю залізничної колії.
RUS: Цель. Провести анализ возможностей существующих практических методов расчета пути на прочность и их сравнение с предложенным методом расчета средствами теории распространения упругих волн. Методика. Применен аналитический метод составления и решения уравнений напряженного состояния элементов железнодорожного пути по разным методикам, учитывая вопросы, которые могут быть решены. Использован метод моделирования при создании данной модели железнодорожного пути. Результаты. Уравнения, описывающие напряженное состояние элементов железнодорожного пути, в первоначальном виде имеют дифференциальные составляющие для учета времени и динамической нагрузки. Но для решения большинства задач они существенно упрощаются − сложные зависимости заменяются эмпирическими коэффициентами, некоторыми показателями просто пренебрегают. Указаны пределы применения расчетов, накладывающих на них определенные допущения. В качестве альтернативы приведены возможности созда- ния модели железнодорожного пути на основе теории распространения упругих волн. Тогда время влияния напряжений, задействованная масса и другие показатели подчинены фронту распространения волн, а уравнение равновесия базируется на динамическом представлении теории упругости. Научная новизна. Обоснованы принципы формирования модели железнодорожного пути на основе теории распространения упругих волн в качестве альтернативы уравнений, имеющих дифференциальные составляющие для учета времени и динамической нагрузки. Практическая значимость. Данные разработки могут использоваться как инструмент для решения задач, связанных с надежностью железнодорожного пути.
ENG: Purpose: The analysis of opportunities of the current practical methods for the track strength calculation and their comparison with the proposed method of calculation using the theory of elastic waves propagation. Methodology. The analytical analysis of equations set–up and their solution of the stress state of the track elements by different techniques is applied. Simulation method is used to create a model of railway track. Findings. Initially, the equations describing a stress state of the track elements have differential components for the time and dynamic loading accounting. However, for the majority of problems solving, they are significantly simplified – the difficult dependences are replaced with the empirical coefficients, some parameters are simply neglected. The limits of calculation applicability, imposed on them by certain admissions are resulted. The possibilities of the track model construction based on the theory of elastic waves propagation are given as an alternative. Then time of stress effect, the involved masses and other indicators are subordinated to the front of the waves propagation, and the balance equations are based on dynamic presentation of the elasticity theory. Originality. The general principles of track model formation based on the theory of elastic waves propagation as an alternative to the equations with differential components for time and dynamic loads accounting are proved. Practical value. These developments can be used as a tool for solving the problems related to the railway track reliability.
RUS: Цель. Провести анализ возможностей существующих практических методов расчета пути на прочность и их сравнение с предложенным методом расчета средствами теории распространения упругих волн. Методика. Применен аналитический метод составления и решения уравнений напряженного состояния элементов железнодорожного пути по разным методикам, учитывая вопросы, которые могут быть решены. Использован метод моделирования при создании данной модели железнодорожного пути. Результаты. Уравнения, описывающие напряженное состояние элементов железнодорожного пути, в первоначальном виде имеют дифференциальные составляющие для учета времени и динамической нагрузки. Но для решения большинства задач они существенно упрощаются − сложные зависимости заменяются эмпирическими коэффициентами, некоторыми показателями просто пренебрегают. Указаны пределы применения расчетов, накладывающих на них определенные допущения. В качестве альтернативы приведены возможности созда- ния модели железнодорожного пути на основе теории распространения упругих волн. Тогда время влияния напряжений, задействованная масса и другие показатели подчинены фронту распространения волн, а уравнение равновесия базируется на динамическом представлении теории упругости. Научная новизна. Обоснованы принципы формирования модели железнодорожного пути на основе теории распространения упругих волн в качестве альтернативы уравнений, имеющих дифференциальные составляющие для учета времени и динамической нагрузки. Практическая значимость. Данные разработки могут использоваться как инструмент для решения задач, связанных с надежностью железнодорожного пути.
ENG: Purpose: The analysis of opportunities of the current practical methods for the track strength calculation and their comparison with the proposed method of calculation using the theory of elastic waves propagation. Methodology. The analytical analysis of equations set–up and their solution of the stress state of the track elements by different techniques is applied. Simulation method is used to create a model of railway track. Findings. Initially, the equations describing a stress state of the track elements have differential components for the time and dynamic loading accounting. However, for the majority of problems solving, they are significantly simplified – the difficult dependences are replaced with the empirical coefficients, some parameters are simply neglected. The limits of calculation applicability, imposed on them by certain admissions are resulted. The possibilities of the track model construction based on the theory of elastic waves propagation are given as an alternative. Then time of stress effect, the involved masses and other indicators are subordinated to the front of the waves propagation, and the balance equations are based on dynamic presentation of the elasticity theory. Originality. The general principles of track model formation based on the theory of elastic waves propagation as an alternative to the equations with differential components for time and dynamic loads accounting are proved. Practical value. These developments can be used as a tool for solving the problems related to the railway track reliability.
Description
І. Бондаренко: ORCID 0000-0003-4717-3032; Д. Курган: ORCID 0000-0002-9448-5269
Keywords
надійність, напруження, хвиля, пружність, колія, надежность, напряжение, волна, упругость, путь, reliability, stress, wave, elasticity, railway track, КККГ
Citation
Бондаренко, І. О. Вирішення задач надійності системи на основі моделювання напружено-деформаційного стану залізничної колії засобами теорії розповсюдження пружних хвиль / І. О. Бондаренко, Д. М. Курган // Наука та прогрес транспорту. – 2013. – № 1. – С. 139–148. – Бібліогр. в кінці ст. – doi: 10.15802/stp2013/9608.