بررسي عوامل موثر بر شكست ريل ها و تجزيه و تحليل تنش هاي وارده بر مجموعه چرخ و ريل

شكست ريل ها در اثر رشد ترك هاي بحراني و رشد ترك هاي خستگي، يكي از عيوب شايع در راه آهن است. براي جلوگيري از شكست ريل و بروز حوادث، بايستي به تحليل دقيق تنش و شكست آن پرداخته شود. در اين مقاله، فرمول جديد تنش تماسي براي دو جسم غلتان ارايه شده است كه نتايج آن به نتايج فرمول تنش هرتز بسيار نزديك است، همچنين تحليل تنش با المان محدود انجام شده و با نتايج تنش هرتز و فرمول جديد تنش تماسي مقايسه شده است. در ادامه به بررسي و تحليل تنش و شكست در ريل و چرخ راه آهن وپيش بيني شكست و مسير ترك در حالت استاتيكي مي پردازيم، سپس نشان داده مي شود اين روش ها توافق و تطابق مناسب و خوبي با يكديگر و ساير پژوهش ها دارند و مي توان به نتايج هر كدام از روش هاي مذكور اطمينان كرد. سپس رابطه اي بين تغيير شكل ماكزيمم با تنش حداكثر ارايه مي شود. سپس، مسير رشد ترك و شكست آن پيش بيني شده است. جهت تحليل، فشار وارد بر مجموعه چرخ و ريل، به صورت نيروي وارد بر يك چهارم (25/0) سطح تماس بيضوي چرخ و محور (به جاي سطح كامل) در نظر گرفته مي شود. با اين فرض جواب هاي قابل قبولي حاصل خواهد شد. همچنين براي جلوگيري از رشد و پخش ترك، روش هاي پلاستيك نمودن اطراف ترك و ايجاد چا ه و حفره هاي منفي تخليه انرژي با مسيرهاي تكراري بسته، براي اتلاف انرژي ترك براي توقف حركت آن، ارايه مي گردد و در نهايت ضرايب اصلاح براي نتايج معرفي مي گردد.

Rails fracture by the growth of fatigue crack or critical crack is one of the prevalent defects in railway. The rail fracture, failure and stress analysis should be studied in order to prevention of rail fracture. In this paper, new formulation of contact stress for two rolling bodies is presented, where the results are closed to the hertz stress formulation. Moreover, stress analysis is done by FEM and compared with hertz stress and new stress formulation results. Then, the stress analysis, fracture, prediction of fracture and path of crack motion in rail and wheel is studied, statically which plays important role in this field. Next, the methods of analysis of stress theory fracture with numerical and FEM is compared and it is consequently proved that these approaches have acceptable results compared to other results. Therefore it is possible to rely on these methods and their results. Next, relation between maximum displacement and maximum stress is presented, and path of crack growth and fracture is predicted. For the purpose of analysis, exerted pressure on the rail and wheel assembly is considered on the quadrant of elliptical contact surface, rather than the whole assembly. With this assumption, acceptable results will be obtained. Moreover, in order to prevent crack growth and penetration the plastic method and building of negative discharge energy hole with closed loop path is presented to restrict crack motion. Finally correction coefficient is introduced for the results.