Kalendarz  

Wrzesień 2021
P W Ś C Pt S N
30 31 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 1 2 3
   

Najbliższe zebranie  

Brak wydarzeń
   

Zdjęcia z zebrań  

   

Stronę odwiedza  

Odwiedza nas 15 gości oraz 0 użytkowników.

   

Modelowanie naprężeń resztkowych

Michał Pazdanowski

Analizuje się rozkład naprężeń resztkowych w ciałach wykonanych z materiału sprężysto-plastycznego wykazującego wzmocnienie kinematyczne i poddanych obciążeniom cyklicznie zmiennym. Model mechaniczny [1] korzystający ze sformułowań teorii plastycznego przystosowania pozwala na wyznaczenie rozkładu tych naprężeń bez konieczności prowadzenia żmudnej analizy przyrostowej.
Problem został skutecznie rozwiązany przy pomocy oprogramowania stosującego modele obliczeniowe MES, MRS i MEB. Uzyskane rezultaty (rozkłady naprężeń resztkowych w szynach kolejowych poddanych symulowanym obciążeniom kołami taboru) wykazały daleko idącą zgodność.
Szyny kolejowe ulegają awariom w trakcie eksploatacji, często na skutek wysokocyklicznego zmęczenia materiału. Spośród wielu kryteriów opisujących wysokocykliczne zmęczenie tzw. „twardych" metali (w tym stali), zgodnie z [2], do analizy wybrano kryterium Dang Vana, operujące naprężeniami uśrednionymi w elementarnej objętości materiału.
Można wykazać [3], że ustabilizowane (niezależne od czasu) naprężenia resztkowe występują we wzorach zaproponowanych przez Dang Vana jedynie pod postacią ciśnienia hydrostatycznego. Zastosowanie sformułowania zaprezentowanego w pracy [1] pozwala na efektywne wykorzystanie tego kryterium w obliczeniach zmęczeniowych.
Przeprowadzone obliczenia wykazały, że ciśnienie hydrostatyczne naprężeń wywołanych w szynie kolejowej symulowanymi obciążeniami kołami taboru kolejowego osiągają wartości na poziomie 30% granicy plastyczności materiału, tak więc znacząco wpływają na jego wytrzymałość zmęczeniową. Ponadto stwierdzono, że w przypadku, gdy strefa kontaktu przemieszcza się w kierunku bocznej krawędzi główki szyny, w pobliżu tej krawędzi pojawia się dodatkowa strefa koncentracji naprężeń. Efekt ten może być jeszcze bardziej widoczny w przypadku kontaktu dwupunktowego.

Bibliografia
[1] W.Cecot, J.Orkisz, Prediction of Actual Residual Stresses Resulting from Cyclic Loading in Kinematic Hardening Material, Proc. of COMPLAS V, 1879-1891. Barcelona, 1997.
[2] I.V.Papadopulos, P.Davoli, C.Gorla, M.Filippini, A.Bernasconi, A comparative study of multiaxial high-cycle fatigue criteria for metals, International Journal of Fatigue, 19(3), 1997, 219-235.
[3] K.DangVan, B.Griveau, O.Message, On new multiaxial fatigue criterion: theory and application [in:] Biaxial and multiaxial fatigue, MEP, London, 479-496, 1989.

   
© Realizacja Zbigniew Kacprzyk