Стосовно питань моделювання життєвого циклу 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. В статті розглянуто моделювання 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 розповсюдження хвильового процесу при описі взаємодії колії та рухомого складу. Результати. Запропоновано та сформульовано основні положення стосовно поняття «життєвий цикл деформативної роботи колії». Встановлено метод, на основі якого отримано алгоритм визначення результатів динамічного впливу рухомого складу на колію.
Сформульовано основні засади складання розрахункових схем елементів залізничної колії для оцінки процесу деформативної роботи колії. Розроблено алгоритм, що дає можливість отримати значення полів напружень,
деформацій та переміщень всіх точок елементів конструкції колії. На основі отриманих полів напружено-деформованого стану колії створено алгоритм зі встановлення залежності процесу деформативності та кількості енергії, що необхідно витратити на деформативну роботу колії. Наукова новизна. Дослідження питань із
надійності колії мотивує розробку нових моделей, що дають можливість розглядати її протягом деякого напрацювання. Існує необхідність визначення критеріїв, на основі яких можливі оцінка та прогнозування зміни
станів колії в процесі її експлуатації. В роботі запропоновано основні засади, методи, алгоритм та терміни щодо дослідження питань із надійності колії. Практична значимість. Аналітичні моделі, що застосовані при
визначені 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 певні складнощі порівняння результатів з експериментом, так як нелегко в об’ємному процесі виділити
вплив в його обмежених частинах. Застосування чисельних методів розширюють можливості, але також унеможливлюють розгляд самого динамічного процесу, так як неможливо ввести процеси, що обумовлюють реакцію на навантаження. Тому запропоноване моделювання дає можливість розглядати безпосередньо динамічний процес та зробити його оцінку завдяки введеному новому параметру – життєвому циклу деформативної
роботи колії.
RUS: Цель. В статье рассмотрено моделирование жизненного цикла работы элементов железнодорожного пути для исследования развития процессов деформативности как основы создания нормативной базы работы пути при условии обеспечения надежности железных дорог. Методика. Для достижения цели использованы основы теории распространения волнового процесса при описании взаимодействия пути и подвижного состава. Результаты. Предложены и сформулированы основные положения относительно понятия «жизненный цикл деформационной работы пути». Установлен метод, на основе которого получен алгоритм определения результатов динамического воздействия подвижного состава на путь. Сформулированы основные принципы составления расчетных схем элементов железнодорожного пути для оценки процесса деформативной работы пути. Разработан алгоритм, который дает возможность получить значения полей напряжений, деформаций и перемещений всех точек элементов конструкции пути. На основе полученных полей напряженно-деформированного состояния пути создан алгоритм по установлению зависимости процесса деформативности и количества энергии, затрачиваемой на деформативную работу пути. Научная новизна. Исследования вопросов надежности пути мотивируют разработку новых моделей, дают возможность рассматривать ее в течение некоторой наработки. Существует необходимость определения критериев, на основе которых возможны оценка и прогнозирование изменения состояний пути в процессе его эксплуатации. В работе предложены основные принципы, методы, алгоритм и термины, касающиеся проведения исследования вопросов надежности пути. Практическая значимость. Аналитические модели, используемые при определении параметров прочности и устойчивости пути, полностью удовлетворяют поставленные задачи, но не могут быть применены для определения параметров надежности пути. Одним из главных факторов невозможности применения этих моделей является квазидинамический 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 сравнения результатов с экспериментом, так как нелегко в объемном процессе выделить его влияние в ограниченных частях. Применение численных методов расширяет возможности, но также делает невозможным рассмотрение самого динамичного процесса, так как невозможно ввести процессы, обуславливающие реакцию на нагрузку. Поэтому предложенное моделирование позволяет рассматривать непосредственно динамический процесс и оценивать его благодаря новому критерию – жизненному циклу деформационной работы пути.
ENG: Purpose. This article highlights the operational cycle modeling of the railway track elements for the development processes study of deformability as the basis of creating a regulatory framework of the track while ensuring the reliability of the railways. Methodology. The basic theory of wave propagation process in describing the interaction of track and rolling stock are used to achieve the goal. Findings. The basic provisions concerning the concept «the operational cycle of the deformation track» were proposed and formulated. The method was set. On its base the algorithm for determining the dynamic effects of the rolling stock on the way was obtained. The basic principles for the calculation schemes of railway track components for process evaluation of the deformability of the way were formulated. An algorithm was developed, which allows getting the field values of stresses, strains and displacements of all points of the track design elements. Based on the fields of stress-strain state of the track, an algorithm to establish the dependence of the process of deformability and the amount of energy expended on the deformability of the track operation was created. Originality. The research of track reliability motivates the development of new models, provides an opportunity to consider it for some developments. There is a need to define the criteria on which the possibility of assessing and forecasting changes in the track states in the course of its operation. The paper proposed the basic principles, methods, algorithms, and the terms relating to the conduct of the study, questions the reliability of the track. Practical value. Analytical models, used to determine the parameters of strength and stability of tracks, fully meet its objectives, but cannot be applied to determine the parameters of track reliability. One of the main factors of impossibility to apply these models is a quasi-dynamic approach. Therefore, as a rule, not only one dynamic process of the railway track is prepared and assayed, but also its consequences. In addition, such models are flat, that also adds some complexity to compare the results with the experiment, since the process is not easy to distinguish the bulk of its limited influence in parts. The application of numerical methods extends the capabilities, and makes it impossible to consider the dynamic process, because it is impossible to introduce the processes that govern the response to the load. Therefore, the proposed modeling makes it possible to examine directly the dynamic process and evaluate the process due to the new criterion, the operational cycle of the strain gauge.
RUS: Цель. В статье рассмотрено моделирование жизненного цикла работы элементов железнодорожного пути для исследования развития процессов деформативности как основы создания нормативной базы работы пути при условии обеспечения надежности железных дорог. Методика. Для достижения цели использованы основы теории распространения волнового процесса при описании взаимодействия пути и подвижного состава. Результаты. Предложены и сформулированы основные положения относительно понятия «жизненный цикл деформационной работы пути». Установлен метод, на основе которого получен алгоритм определения результатов динамического воздействия подвижного состава на путь. Сформулированы основные принципы составления расчетных схем элементов железнодорожного пути для оценки процесса деформативной работы пути. Разработан алгоритм, который дает возможность получить значения полей напряжений, деформаций и перемещений всех точек элементов конструкции пути. На основе полученных полей напряженно-деформированного состояния пути создан алгоритм по установлению зависимости процесса деформативности и количества энергии, затрачиваемой на деформативную работу пути. Научная новизна. Исследования вопросов надежности пути мотивируют разработку новых моделей, дают возможность рассматривать ее в течение некоторой наработки. Существует необходимость определения критериев, на основе которых возможны оценка и прогнозирование изменения состояний пути в процессе его эксплуатации. В работе предложены основные принципы, методы, алгоритм и термины, касающиеся проведения исследования вопросов надежности пути. Практическая значимость. Аналитические модели, используемые при определении параметров прочности и устойчивости пути, полностью удовлетворяют поставленные задачи, но не могут быть применены для определения параметров надежности пути. Одним из главных факторов невозможности применения этих моделей является квазидинамический 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 сравнения результатов с экспериментом, так как нелегко в объемном процессе выделить его влияние в ограниченных частях. Применение численных методов расширяет возможности, но также делает невозможным рассмотрение самого динамичного процесса, так как невозможно ввести процессы, обуславливающие реакцию на нагрузку. Поэтому предложенное моделирование позволяет рассматривать непосредственно динамический процесс и оценивать его благодаря новому критерию – жизненному циклу деформационной работы пути.
ENG: Purpose. This article highlights the operational cycle modeling of the railway track elements for the development processes study of deformability as the basis of creating a regulatory framework of the track while ensuring the reliability of the railways. Methodology. The basic theory of wave propagation process in describing the interaction of track and rolling stock are used to achieve the goal. Findings. The basic provisions concerning the concept «the operational cycle of the deformation track» were proposed and formulated. The method was set. On its base the algorithm for determining the dynamic effects of the rolling stock on the way was obtained. The basic principles for the calculation schemes of railway track components for process evaluation of the deformability of the way were formulated. An algorithm was developed, which allows getting the field values of stresses, strains and displacements of all points of the track design elements. Based on the fields of stress-strain state of the track, an algorithm to establish the dependence of the process of deformability and the amount of energy expended on the deformability of the track operation was created. Originality. The research of track reliability motivates the development of new models, provides an opportunity to consider it for some developments. There is a need to define the criteria on which the possibility of assessing and forecasting changes in the track states in the course of its operation. The paper proposed the basic principles, methods, algorithms, and the terms relating to the conduct of the study, questions the reliability of the track. Practical value. Analytical models, used to determine the parameters of strength and stability of tracks, fully meet its objectives, but cannot be applied to determine the parameters of track reliability. One of the main factors of impossibility to apply these models is a quasi-dynamic approach. Therefore, as a rule, not only one dynamic process of the railway track is prepared and assayed, but also its consequences. In addition, such models are flat, that also adds some complexity to compare the results with the experiment, since the process is not easy to distinguish the bulk of its limited influence in parts. The application of numerical methods extends the capabilities, and makes it impossible to consider the dynamic process, because it is impossible to introduce the processes that govern the response to the load. Therefore, the proposed modeling makes it possible to examine directly the dynamic process and evaluate the process due to the new criterion, the operational cycle of the strain gauge.
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, перемещение пути, modeling, operational cycle, the deformability of the track, the residual strain, efficiency, wave propagation, the stress-strain state of the track, track reliability, track travel, КККГ
Citation
Бондаренко І. О. Стосовно питань моделювання життєвого циклу деформативної роботи елементів залізничної колії. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 1 (55). С. 78–89. doi: 10.15802/stp2015/38247.