Второй научно-технический семинар «Компьютерное моделирование в железнодорожном транспорте: динамика, прочность, износ», 9 -10 апреля 2014, Брянск, Россия.

Моделирование динамики упругого железнодорожного пути в программном комплексе «Универсальный механизм»:

модели и подходы

Родиков А.Н.

Приложения

1

Приложения модели упругого пути:

исследование нагруженности элементов верхнего строения пути;

прогнозирование усталостной долговечности элементов верхнего

строения пути;

уточнение нагруженности экипажной части рельсовых экипажей;

исследование волнового износа поверхности катания рельсов;

исследование вибраций верхнего строения пути.

Модель балластного пути

𝐹= 𝑓 (𝑞𝑟 ,𝑞𝑠 ,�̇�𝑟 , �̇�𝑠 )

𝐹

Рельс – балка Тимошенко (МКЭ)

Скрепления – нелинейные силовые элементы

интерфейсные узлысплошное двухпараметрическое

упруго-вязкое основаниеШпала – балка

Эйлера-Бернулли (МКЭ)

2𝑅 (𝑥 )

𝐹 𝐹𝜕𝑤𝜕𝑥

𝑤Математическая модель основания:

Шпала на балластеРельс

𝑢

𝑣

C

N

S

C – центр тяжестиS – центр крученияN – узел

главныеоси

Модель пути метрополитена

Многоточечная модель контакта

𝑐𝑟 𝜙 ,𝛼𝑟𝜑

𝑐𝑟𝑦 ,𝛼𝑟𝑦

𝑐𝑠 𝜙 ,𝛼𝑠𝜑𝑐𝑠𝑦 ,𝛼𝑠𝑦

𝑐𝑟𝑧 ,𝛼𝑟𝑧

𝑐𝑠𝑧 ,𝛼𝑠 𝑧

– вертикальная, поперечная и крутильная жесткость и диссипация скреплений – вертикальная, поперечная и крутильная жесткость и диссипация подшпальной прокладки

1

1

3

2

3

4

4

25

5

№ Элементы пути Модель

1 Рельс Трехмерная балка Тимошенко

2 Скрепления Произвольная нелинейная сила

3 Полушпалы Твердое тело

4 Подшпальная прокладка

Произвольная нелинейная сила

5 Основание Твердое или упругое тело 3

Выбор эффективной длины пути

4

F sin (ωt )F sin (ωt )

Lвозмущение приложеномежду шпалами

L

F sin (ωt )F sin (ωt )

возмущение приложенонад шпалой

L s

L

L sциклическая модельбесконечного пути

Исследование вертикального отклика пути

5

[K. KNOTHE, S.L. GRASSIE. Modelling of Railway Track and Vehicle/Track

Interaction at High Frequencies. Vehicle System Dynamics: International Journal

of Vehicle Mechanics and Mobility, Volume 22, Issue 3-4, 1993]

40-120 Гц

300-600 Гц 900-1200 Гц

Второй научно-технический семинар «Компьютерное моделирование в железнодорожном транспорте: динамика, прочность, износ», 9 -10 апреля 2014, Брянск, Россия.

Моделирование динамики упругого железнодорожного пути в программном комплексе «Универсальный механизм»:

модели и подходы