The Problem of a Lack of Material Behaviour Data For Risk Assessment
Loading...
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
ENG: Purpose. The main purpose of this work is to provide theoretical support for the need to expand data on changes in the material behaviour under dynamic loads when railway track risk assessment over time due to railway track elements deformability. Methodology. For the research, an original model of railway track design described using the original method based on the ability of elastic waves to propagate energy of power pulses in space and time, as well as a model describing materials as discrete substances were used. Findings. It has been established that the properties of the material affect the deformability of the elements and the design of the railway track; the main parameter in the study of deformability processes is time; material, as a substance, consists of atoms and molecules, and therefore is not continuous; internal physical processes determine changes in the behaviour of the material of an element. Originality. It has been proposed to develop classifications of changes in the physical properties of materi-als according to the probability of irreversible deformations and the impossibility of deformations, as well as classi-fications of changes in the mechanical properties of materials according to the probability of the defect appearance and changing the material structure. Practical value. The ability to simulate analytically any physical processes occurring inside elements due to the proposed method allows combining the influence of mechanical and physical effects into a single calculation. This enables to assess the probability of appearing defects in elements under certain dynamic loads when assessing the railway track risk over time due to railway track elements deformability.
UKR: Мета. Основна мета цієї роботи – надати теоретичне обґрунтування необхідності розширення даних про зміну поведінки матеріалів під час динамічних навантажень для оцінки ризику залізничної колії з часом унаслідок деформативності її елементів. Методика. Для дослідження було використано оригінальну модель конструкції залізничної колії, описану за допомогою оригінальної методики, заснованої на здатності пружних хвиль поширювати енергію силових імпульсів у просторі та часі, а також модель, що описує матеріали як дискретні речовини. Результати. Установлено, що властивості матеріалів впливають на деформативність елементів та конструкцію залізничної колії; основним параметром під час вивчення процесів деформативно-сті є час; матеріал як речовина складається з атомів і молекул, а отже, не є суцільним; внутрішні фізичні процеси визначають зміни в поведінці матеріалу елемента. Наукова новизна. Запропоновано розробити класифікації змін фізичних властивостей матеріалів за ймовірністю появи незворотних деформацій та неможливістю деформацій, а також класифікації змін механічних властивостей матеріалів за ймовірністю появи дефекту та зміною структури матеріалів. Практична значимість. Можливість аналітичного моделювання будь-яких фізичних процесів, що відбуваються всередині елементів, завдяки запропонованому методу дозволяє поєднати вплив механічних та фізичних дій в одному розрахунку. Це сприяє встановленню ймовірності появи дефектів елементів за певних динамічних навантажень для оцінки ризику залізничної колії з часом через деформативність її елементів.
RUS: Цель. Основная цель данной работы – теоретическое обоснование необходимости расширения данных об изменении поведения материалов при динамических нагрузках для оценки риска железнодорожного пути с течением времени из-за деформативности его элементов. Методика. Для исследования использовалась оригинальная модель конструкции железнодорожного пути, описанная с помощью оригинальной методики, основанной на способности упругих волн распространять энергию силовых импульсов в пространстве и времени, а также модели, описывающей материалы как дискретные вещества. Результаты. Установлено, что свойства материалов влияют на деформативность элементов и конструкцию железнодорожного пути; основным параметром при исследовании процессов деформативности является время; материал как вещество состоит из атомов и молекул и поэтому не является непрерывным; внутренние физические процессы определяют изменения в поведении материала элемента. Научная новизна. Предложено разработать классификации изменений физических свойств материалов по вероятности необратимых деформаций и невозможности деформаций, а также классификации изменений механических свойств материалов по вероятности появления дефекта и изменения структуры материалов. Практическая значимость. Возможность аналитического моделирования любых физических процессов, происходящих внутри элементов, благодаря предложенному методу позволяет объединить влияние механических и физических воздействий в единый расчет. Это способствует определению вероятности появления дефектов в элементах при определенных динамических нагрузках при оценке риска железнодорожного пути с течением времени из-за деформативности его элементов.
UKR: Мета. Основна мета цієї роботи – надати теоретичне обґрунтування необхідності розширення даних про зміну поведінки матеріалів під час динамічних навантажень для оцінки ризику залізничної колії з часом унаслідок деформативності її елементів. Методика. Для дослідження було використано оригінальну модель конструкції залізничної колії, описану за допомогою оригінальної методики, заснованої на здатності пружних хвиль поширювати енергію силових імпульсів у просторі та часі, а також модель, що описує матеріали як дискретні речовини. Результати. Установлено, що властивості матеріалів впливають на деформативність елементів та конструкцію залізничної колії; основним параметром під час вивчення процесів деформативно-сті є час; матеріал як речовина складається з атомів і молекул, а отже, не є суцільним; внутрішні фізичні процеси визначають зміни в поведінці матеріалу елемента. Наукова новизна. Запропоновано розробити класифікації змін фізичних властивостей матеріалів за ймовірністю появи незворотних деформацій та неможливістю деформацій, а також класифікації змін механічних властивостей матеріалів за ймовірністю появи дефекту та зміною структури матеріалів. Практична значимість. Можливість аналітичного моделювання будь-яких фізичних процесів, що відбуваються всередині елементів, завдяки запропонованому методу дозволяє поєднати вплив механічних та фізичних дій в одному розрахунку. Це сприяє встановленню ймовірності появи дефектів елементів за певних динамічних навантажень для оцінки ризику залізничної колії з часом через деформативність її елементів.
RUS: Цель. Основная цель данной работы – теоретическое обоснование необходимости расширения данных об изменении поведения материалов при динамических нагрузках для оценки риска железнодорожного пути с течением времени из-за деформативности его элементов. Методика. Для исследования использовалась оригинальная модель конструкции железнодорожного пути, описанная с помощью оригинальной методики, основанной на способности упругих волн распространять энергию силовых импульсов в пространстве и времени, а также модели, описывающей материалы как дискретные вещества. Результаты. Установлено, что свойства материалов влияют на деформативность элементов и конструкцию железнодорожного пути; основным параметром при исследовании процессов деформативности является время; материал как вещество состоит из атомов и молекул и поэтому не является непрерывным; внутренние физические процессы определяют изменения в поведении материала элемента. Научная новизна. Предложено разработать классификации изменений физических свойств материалов по вероятности необратимых деформаций и невозможности деформаций, а также классификации изменений механических свойств материалов по вероятности появления дефекта и изменения структуры материалов. Практическая значимость. Возможность аналитического моделирования любых физических процессов, происходящих внутри элементов, благодаря предложенному методу позволяет объединить влияние механических и физических воздействий в единый расчет. Это способствует определению вероятности появления дефектов в элементах при определенных динамических нагрузках при оценке риска железнодорожного пути с течением времени из-за деформативности его элементов.
Description
I. Bondarenko: ORCID 0000-0003-4717-3032; L. Nеduzha: ORCID 0000-0002-7038-3006
Keywords
risk, deformations, materials, defect, deformability, physical and mechanical characteristics, ризик, деформації, матеріали, дефект, деформативність, фізико-механічні характеристики, риск, деформации, материалы, дефект, деформативность, физико-механические характеристики, КККГ, КТБМ
Citation
Bondarenko I. O., Nеduzha L. О. The Problem of a Lack of Material Behaviour Data for Risk Assessment. Наука та прогрес транспорту. 2020. № 6 (90). С. 43–56. DOI: 10.15802/stp2020/223526.