Application of a semi-Hertzian method to the simulation of vehicles in high-speed switches

Sébès, Michel; Ayasse, Jean-Bernard; Chollet, Hugues; Pouligny, Ph; Pirat, B

doi:10.1080/00423110600871533

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“…It must be elliptic, and its shape depends on the local values of the curvatures of the two bodies in the point of contact. Two alternatives appear to overcome this drawback; the approximation of a non-elliptic contact zone by a set of ellipses as used by Pascal & Sauvage [25], and a method based on virtual interpenetration (Kik & Piotrowsky [26,27] and Ayasse & Chollet [28,29])…”

Section: Contact Modelling and Reference Framesmentioning

confidence: 99%

Experimental and numerical modelling of wheel–rail contact and wear

Cardete

Roda

Marshall

et al. 2011

Wear

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In the field of simulation of railroad vehicles, there are many numerical models to estimate the interaction forces between the wheel and rail. The main advantage of these models is that they can be used together with multi-body dynamics software to calculate the motion of a vehicle in real time. However, the result of these contact models is usually post-processed to estimate wear on the profiles and some hypotheses assumed by the contact models may be inadequate for wear analysis. This is the case when considering surface roughness, which is not introduced in the numerical models and makes wear prediction imprecise. In this work an experimental method based on the measurement of ultrasonic reflection is used to solve the contact problem, together with a FASTSIM (simplified theory of rolling contact) algorithm. This technique is suitable to deal with rough surfaces and gives a better approximation of the material behaviour. Wear is estimated by means of the energy dissipation approach (T•gamma). Two different contacts are investigated, using wheel and rail profiles coming from unused and worn specimens. In order to obtain realistic results, special care is taken when locating the specimens to reproduce the same contact that appears between the wheel and the rail in the track.

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Section: Contact Modelling and Reference Framesmentioning

confidence: 99%

Experimental and numerical modelling of wheel–rail contact and wear

Cardete

Roda

Marshall

et al. 2011

Wear

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“…As far as turnouts are concerned, the SH method has been applied by Sebès et al (2006). In VOCO, contact parameters are preprocessed in look-up tables.…”

Section: Short Overview Of the Semi-hertzian Methodsmentioning

confidence: 99%

“…An alternate method allowing non-Hertzian contact has been introduced by Kik & Piotrowski (1996) and further developed by Ayasse & Chollet (2005). This so called semi-Hertzian method (SH) has been applied by Sebès et al (2006) in the case of turnouts. In order to be coupled with FEM, it has been here necessary to slightly adapt it: this topic is addressed in section 3.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

An alternative to FASTSIM for tangential solution of the wheel-rail contact

2016

The Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks

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“…Se trata de un modelo para resolver el problema normal y el problema tangencial de contacto. Este modelo se ha aplicado en la simulación de un paso por desvíos ferroviarios [94].…”

Section: B Modelo De Ayasse-cholletunclassified

“…Se trata de un modelo para resolver el problema normal y el problema tangencial de contacto. Este modelo se ha aplicado en la simulación de un paso por desvíos ferroviarios [94].En este apartado se va a describir el problema normal. El problema tangencial se describirá brevemente más adelante en el apartado 2.5.…”

unclassified

Modelado del contacto rueda-carril para aplicaciones de simulación de vehículos ferroviarios y estimación del desgaste en el rango de baja frecuencia

Cardete¹

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TESIS DOCTORALModelado del contacto rueda-carril para aplicaciones de simulación de vehículos ferroviarios y estimación del desgaste en el rango de baja frecuencia ResumenEn el análisis de la dinámica ferroviaria el estudio del contacto rueda-carril representa un papel muy importante debido a que no sólo condiciona el movimiento de los vehículos en vía, con fenómenos asociados como la estabilidad o el confort, sino que también produce fenómenos de degradación como el desgaste asociado a baja frecuencia (desgaste de los perfiles) o alta frecuencia (desgaste ondulatorio en carriles) o fenómenos de fatiga de contacto en rodadura.Tras estudiar la bibliografía disponible relacionada con el contacto ruedacarril, en esta Tesis se ha desarrollado e implementado un modelo para resolver el problema completo de contacto, cuya aplicación es la simulación dinámica y la estimación de desgaste en el rango de baja frecuencia. Este modelo tiene en cuenta la geometría tridimensional del contacto rueda-carril y estima el área de contacto a partir de la interpenetración virtual entre perfiles. Para resolver el problema normal, se define una elipse equivalente al área de contacto no-elíptica y se asume una distribución de tensiones normales que sigue la teoría de Hertz. El problema tangencial se resuelve para la elipse equivalente con la opción de considerar el coeficiente de rozamiento variable.El desarrollo de este modelo de contacto se acompaña de resultados experimentales que permiten, o bien validar los resultados numéricos obtenidos con la aplicación del modelo de contacto, o bien parametrizar estos modelos para considerar distintas condiciones en el contacto. Por una parte, se utiliza la técnica de ultrasonidos, aplicada para el estudio del contacto entre superficies metálicas. Esta técnica permite obtener la forma y tamaño del área de contacto así como una estimación de la distribución de presiones normales. Por otra parte, se emplean curvas de tracción medidas experimentalmente en una máquina de doble disco para extraer los parámetros que definen el comportamiento tangencial del contacto rueda-carril bajo distintas condiciones: superficies secas, mojadas, con aceite, con modificadores de fricción, etc.Finalmente se realiza una aplicación del modelo de contacto al caso de la simulación dinámica, donde se evalúa el efecto de considerar un coeficiente de rozamiento variable frente al método clásico de coeficiente de rozamiento constante. Además, se comparan los resultados de desgaste mediante los dos algoritmos de desgaste existentes (local/global).Palabras clave: contacto rueda-carril, simulación dinámica, desgaste, baja frecuencia ii iii ResumEn l'anàlisi de la dinàmica ferroviària l'estudi del contacte roda-carril representa un paper molt important pel fet que no sols condiciona el moviment dels vehicles en via, amb fenòmens associats com l'estabilitat o el confort, sinó que també produïx fenòmens de degradació com el desgast associat a baixa freqüència (desgast dels perfils) o alta freqüència (desgast ondulatori en carril...

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Application of a semi-Hertzian method to the simulation of vehicles in high-speed switches

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Experimental and numerical modelling of wheel–rail contact and wear

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An alternative to FASTSIM for tangential solution of the wheel-rail contact

Modelado del contacto rueda-carril para aplicaciones de simulación de vehículos ferroviarios y estimación del desgaste en el rango de baja frecuencia

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