Особливості дослідження процесу деформативної роботи елементів залізничної колії
Loading...
Files
Date
2015
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UKR: Мета. Наукова стаття передбачає визначення основних фізико-конструктивних умов при моделюванні життєвого циклу роботи елементів залізничної колії для дослідження розвитку процесів деформативності як основи створення нормативної бази роботи колії за умов забезпечення надійності залізниць. Методика. Для досягнення мети використано засади теорії пружності та розповсюдження хвильового процесу при описі взаємодії колії та рухомого складу. Результати. Встановлено основні фізико-конструктивні умови, на основі яких необхідно проводити моделювання життєвого циклу роботи елементів залізничної колії для дослідження розвитку процесів деформативності. Сформульовано основні фізико-конструктивні засади складання розрахункових схем елементів залізничної колії для оцінки процесу деформативної роботи колії. Доведено коректність та можливість рішення поставленої задачі. Наукова новизна. Дослідження питань із надійності колії мотивує розробку нових моделей, що дають можливість розглядати її протягом деякого
напрацювання. Існує необхідність визначення основних фізико-конструктивних умов для складання розрахункових схем, на основі яких можливі оцінка та прогнозування зміни станів колії у процесі її експлуатації. У роботі запропоновано основні фізико-конструктивні засади складання розрахункових схем елементів залізничної колії, при яких виконується принцип Гюйгенса. Зазначений принцип може виконуватись тільки при розгляді чотирьохмірного простору: зміни об’єму в часі. Практична значимість. Аналітичні моделі, що застосовані при визначенні параметрів міцності та стійкості колії, повністю задовольняють поставленим задачам, але не можуть бути застосовані для визначення параметрів надійності колії. Одним із головних факторів неможливості застосування цих моделей є квазідинамічний підхід. Тому, зазвичай, отримують та досліджують не сам динамічний процес роботи залізничної колії, а його наслідки. Окрім того, такі моделі відносяться до плоских, що також додає певних складнощів до порівняння результатів із експериментом, так як нелегко в об’ємному процесі виділити вплив в його обмежених частинах. Застосування чисельних методів розширює можливості, але також унеможливлює розгляд самого динамічного процесу, бо неможливо ввести
процеси, що обумовлюють реакцію на навантаження. Тому запропоновані основні фізико-конструктивні підходи при моделюванні дають можливість розглядати безпосередньо динамічний процес, локалізований як у часі, так і в просторі.
RUS: Цель. Научная статья предполагает определение основных физико-конструктивных условий при моделировании жизненного цикла работы элементов железнодорожного пути для исследования развития процессов деформирования как основы создания нормативной базы работы пути при условии обеспечения надежности железных дорог. Методика. Для достижения цели использованы принципы теории упругости и распространения волнового процесса при описании взаимодействия пути и подвижного состава. Результаты. Установлены основные физико-конструктивные условия, на основе которых необходимо проводить моделирование жизненного цикла работы элементов железнодорожного пути для исследования развития процессов деформативности. Сформулированы основные физико-конструктивные принципы составления расчетных схем элементов железнодорожного пути для оценки процесса деформационной работы пути. Доказаны корректность и возможность решения поставленной задачи. Научная новизна. Исследование вопросов надежности пути мотивирует разработку новых моделей, которые позволяют рассматривать ее в течение некоторой наработки. Существует необходимость определения основных физико-конструктивных условий для составления расчетных схем, на основе которых возможны оценка и прогнозирование изменения состояний пути в процессе ее эксплуатации. В работе предложены основные физико-конструктивные принципы составления расчетных схем элементов железнодорожного пути, при которых выполняется принцип Гюйгенса. Указанный принцип может выполняться только при рассмотрении четырехмерного пространства: изменения объема во времени. Практическая значимость. Аналитические модели, примененные при определении параметров прочности и устойчивости пути, полностью удовлетворяют поставленным задачам, но не могут быть применены для определения параметров надежности пути. Одним из главных факторов невозможности применения этих моделей является квазидинамичный подход. Поэтому, как правило, получают и исследуют не один динамический процесс работы железнодорожного пути, а его последствия. Кроме того, такие модели относятся к плоским, что также добавляет определенные сложности в сравнении результатов с экспериментом, так как нелегко в объемном процессе выделить влияние в его ограниченных частях. Применение численных методов расширяет возможности, но также делает невозможным рассмотрение самого динамичного процесса, ибо невозможно ввести процессы, обуславливающие реакцию на нагрузку. Поэтому предложенные основные физико-конструктивные подходы при моделировании позволяют рассматривать непосредственно динамический процесс, локализованный как во времени, так и в пространстве.
ENG: Purpose. The scientific paper is supposed the determination of basic physical and structural conditions in modeling life cycle of the elements of the railway line for the study of deformation processes as the basis of normative base of the track at the condition of railway safety. Methodology. To achieve the aim principles of the elasticity theory and wave propagation process in the description of the interaction between the track and rolling stock were used. Findings. The basic physical and structural conditions under which it is necessary to carry out the simulation of the life cycle of the elements of the railway line for the study of deformation processes were determined. The basic physical and structural principles of drawing the design schemes of railway track elements for the process assessment of the track deformation work were formulated. The decision correctness and the possibility of the problem solution are proved. Originality. The study of the track reliability questions motivates the development of new models, allow considering it for some developments. There is a need to identify the main physical and structural conditions for assembly design schemes based on assessment and prediction of possible track state changes during its operation. The paper presents the basic principles of physical and structural drafting design schemes of railway line items for which Huygens’ principle is implemented. This principle can be performed only when the four dimensional space: the volume changing over time is considered. Practical value. Analytical models applied in determining the parameters of strength and resistance lines, fully satisfy the task, but can not be used to determine the parameters of track reliability. One of the main impossibility factors of these models is quasidynamic approach. Therefore, as a rule, receive and examine not only dynamic process of a railway track, but also its consequences. Besides, these models are related to flat ones, and it also adds some complexity in results comparing with an experiment, as well as the process is not easy to distinguish the impact of volume in its limited parts. The use of numerical methods extend the posibilities, and it also make it impossible for the consideration of the dynamic process, as well as it is impossible to introduce processes, causing the reaction to stress load. Thus the basic physical and constructive approaches in modeling make it possible to consider the dynamic process of localized both in time and in space directly.
RUS: Цель. Научная статья предполагает определение основных физико-конструктивных условий при моделировании жизненного цикла работы элементов железнодорожного пути для исследования развития процессов деформирования как основы создания нормативной базы работы пути при условии обеспечения надежности железных дорог. Методика. Для достижения цели использованы принципы теории упругости и распространения волнового процесса при описании взаимодействия пути и подвижного состава. Результаты. Установлены основные физико-конструктивные условия, на основе которых необходимо проводить моделирование жизненного цикла работы элементов железнодорожного пути для исследования развития процессов деформативности. Сформулированы основные физико-конструктивные принципы составления расчетных схем элементов железнодорожного пути для оценки процесса деформационной работы пути. Доказаны корректность и возможность решения поставленной задачи. Научная новизна. Исследование вопросов надежности пути мотивирует разработку новых моделей, которые позволяют рассматривать ее в течение некоторой наработки. Существует необходимость определения основных физико-конструктивных условий для составления расчетных схем, на основе которых возможны оценка и прогнозирование изменения состояний пути в процессе ее эксплуатации. В работе предложены основные физико-конструктивные принципы составления расчетных схем элементов железнодорожного пути, при которых выполняется принцип Гюйгенса. Указанный принцип может выполняться только при рассмотрении четырехмерного пространства: изменения объема во времени. Практическая значимость. Аналитические модели, примененные при определении параметров прочности и устойчивости пути, полностью удовлетворяют поставленным задачам, но не могут быть применены для определения параметров надежности пути. Одним из главных факторов невозможности применения этих моделей является квазидинамичный подход. Поэтому, как правило, получают и исследуют не один динамический процесс работы железнодорожного пути, а его последствия. Кроме того, такие модели относятся к плоским, что также добавляет определенные сложности в сравнении результатов с экспериментом, так как нелегко в объемном процессе выделить влияние в его ограниченных частях. Применение численных методов расширяет возможности, но также делает невозможным рассмотрение самого динамичного процесса, ибо невозможно ввести процессы, обуславливающие реакцию на нагрузку. Поэтому предложенные основные физико-конструктивные подходы при моделировании позволяют рассматривать непосредственно динамический процесс, локализованный как во времени, так и в пространстве.
ENG: Purpose. The scientific paper is supposed the determination of basic physical and structural conditions in modeling life cycle of the elements of the railway line for the study of deformation processes as the basis of normative base of the track at the condition of railway safety. Methodology. To achieve the aim principles of the elasticity theory and wave propagation process in the description of the interaction between the track and rolling stock were used. Findings. The basic physical and structural conditions under which it is necessary to carry out the simulation of the life cycle of the elements of the railway line for the study of deformation processes were determined. The basic physical and structural principles of drawing the design schemes of railway track elements for the process assessment of the track deformation work were formulated. The decision correctness and the possibility of the problem solution are proved. Originality. The study of the track reliability questions motivates the development of new models, allow considering it for some developments. There is a need to identify the main physical and structural conditions for assembly design schemes based on assessment and prediction of possible track state changes during its operation. The paper presents the basic principles of physical and structural drafting design schemes of railway line items for which Huygens’ principle is implemented. This principle can be performed only when the four dimensional space: the volume changing over time is considered. Practical value. Analytical models applied in determining the parameters of strength and resistance lines, fully satisfy the task, but can not be used to determine the parameters of track reliability. One of the main impossibility factors of these models is quasidynamic approach. Therefore, as a rule, receive and examine not only dynamic process of a railway track, but also its consequences. Besides, these models are related to flat ones, and it also adds some complexity in results comparing with an experiment, as well as the process is not easy to distinguish the impact of volume in its limited parts. The use of numerical methods extend the posibilities, and it also make it impossible for the consideration of the dynamic process, as well as it is impossible to introduce processes, causing the reaction to stress load. Thus the basic physical and constructive approaches in modeling make it possible to consider the dynamic process of localized both in time and in space directly.
Description
І. Бондаренко: ORCID 0000-0003-4717-3032
Keywords
моделювання, життєвий цикл, деформативність колії, залишкові деформації, працездатність, хвильове розповсюдження, напружено-деформований стан колії, надійність колії, переміщення колії, моделирование, жизненный цикл, деформативность пути, остаточные деформации, работоспособность, волновое распространение, напряженно-деформированное состояние пути, надежность пути, перемещения пути, modeling, life cycle, the deformability of the way, the residual strain, efficiency, wave propagation, the stress-strain state of the path, path reliability, path of travel, КККГ
Citation
Бондаренко І. О. Особливості дослідження процесу деформативної роботи елементів залізничної колії. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 4 (58). С. 87–98. doi: 10.15802/stp2015/49212.