Plastic deformation of corrugated rails—a numerical approach using material data of rail steel

Böhmer, Anna E.; Klimpel, Thomas

doi:10.1016/s0043-1648(02)00094-7

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“…Up to now, many works have investigated the corrugation defect using numerical modeling. Böhmer and Klimpel considered the influence of plastic deformation as a possible saturation mechanism for corrugation growth [6], and introduced the use of a plane strain finite element model in quasi-static mode. Wen et al [12][13][14][15][16][17] combined the non-Hertzian three dimensional rolling contact theory with the theory of friction.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

An improved 2D fem model for straight track corrugation using the mass redistribution method

Duan

Pozzolini

Saulot

et al. 2017

Mechanics & Industry

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-In railway networks, rail corrugation remains a major problem which increases due to heavy traffic under urban conditions: various frictions, train dynamics, etc. But it is difficult to identify the real influence of each factor on both the onset and evolution of such defects on the strength of experiments alone. Thus it is very important to use numerical models to analyze corrugation defects. In this paper, we present an improvement of the finite element model to reproduce more realistically both the onset and evolution of straight track corrugation under transient conditions with the passage of multiple wheels. Furthermore, the application of finite element modeling to the rail-wheel contact problem is optimized by taking the mass redistribution method into account.

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Section: Introductionmentioning

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An improved 2D fem model for straight track corrugation using the mass redistribution method

Duan

Pozzolini

Saulot

et al. 2017

Mechanics & Industry

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“…Böhmer y Klimpel [24] analizaron la influencia de la deformación plástica en el proceso de crecimiento de la corrugación como un posible mecanismo de saturación de dicho proceso. El proceso de crecimiento de la corrugación, en el que se consideraba tanto el desgaste como la deformación plástica, se modeló mediante dos bucles realimentados.…”

Section: Estudios Sobre Corrugación Entre Los Años 2000 Y 2007unclassified

“…Se cree que el principal mecanismo de daño en la corrugación de onda corta (de 30 mm a 150 mm) es el desgaste [64,69], mientras que la deformación plástica tiende a reducir las amplitudes de la corrugación [24], disminuyendo de este modo la velocidad de crecimiento de este defecto. En esta Tesis, no se consideran los efectos de la deformación plástica en el área de contacto.…”

Section: Modelo De Desgasteunclassified

“…Las cargas dinámicas transmitidas a través del contacto rueda-carril, si son elevadas, pueden producir deformación plástica, que derivará en un endurecimiento del material y tensiones residuales. Algunos estudios sobre corrugación [24,56] concluyen que la deformación plástica puede contrarrestar la formación de corrugación debida al desgaste si las tensiones de contacto normales son máximas en las proximidades de los picos de la corrugación. Por este motivo, la mayoría de modelos de simulación de corrugación en carriles sólo consideran como mecanismo de daño el desgaste.…”

unclassified

“…Estas elevadas tensiones normales en el contacto con los picos de la corrugación pueden producir deformación plástica si el límite de fluencia del acero de los carriles es inferior a las mismas. El endurecimiento del acero localizado en las crestas de la corrugación reduciría la velocidad de desgaste en las mismas, produciendo un efecto de saturación del crecimiento de la corrugación [24]. …”

unclassified

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Modelado del crecimiento del desgaste ondulatorio en carriles ferroviarios.

Tortosa¹,

Paloma²

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Rail corrugation is a wavy defect that appears on the running surfaces of rails. It is one of the main reasons for abnormal increase in rolling noise and vibrations. Despite it being an old railway problem and there being an extensive literature on the subject, the causes of its occurrence are not yet fully understood in many cases. In this context, mathematical models simulating the initiation and development of the corrugation can help understand the causes behind it.In this Thesis, a nonlinear mathematical model is presented for predicting the growth of rail corrugation. The tool developed is based on a feedback process that involves, firstly, the vehicle-track interaction dynamics, and secondly, a methodology for estimating wear of rails. The train-track interaction model considers the hypothesis of cyclic track together with the flexibility and the inertial effects associated with the rotation of the wheelset.The same wheel-rail contact model, which relies on non-hertzian and non-steadystate hypotheses, is used both for calculating the train-track dynamics and for estimating wear. In the contact model developed here, which is based on the Variational Theory by Kalker, the potential contact area is discretized into triangular elements on which the distributions of contact stresses vary linearly. By doing so, a better representation of the contact stresses distributions is expected to be obtained in comparison to the original method.The influence of both the non-steady-state and the non-hertzian effects at wheelrail contact on calculating the wear depth on the railhead is analyzed through simulations. Additionally, the influence of the flexibility and the inertial effects of the flexible rotating wheelset on estimating wear and rail corrugation growth is studied in order to identify possible wavelength-fixing mechanisms related to the dynamics of the wheelset.Keywords: rail corrugation, wear, wheel-rail contact, rotating flexible wheelset. vii A mis padres y hermanos A José Antonio ix AgradecimientosEn primer lugar, quiero expresar mi agradecimiento a Luis Baeza por su confianza en mí y su apoyo durante toda esta etapa, por el tiempo dedicado a dirigir esta Tesis y por sus esfuerzos para que tomara un buen rumbo y saliera finalmente a la luz. También debo agradecerle sus valiosos consejos y su exhaustiva revisión del documento de la Tesis.No me puedo olvidar de mis compañeros del CIIM de la línea de investigación de ferrocarriles, de los que estaban cuando empecé y de los que se han incorporado más recientemente, que en todo momento me han ofrecido su apoyo y colaboración y de todos aprendo todos los días. ¡Gracias chicos! También debo mi gratitud a todos los compañeros del DIMM, en especial a aquellos con los que he compartido docencia, por su inestimable ayuda con las clases y prácticas que eran nuevas para mí. A Fede, por sus consejos y ayuda impagable en todo lo relativo a la informática. A Marga, Amparo, Àngels y Eva por hacer fáciles todas las gestiones.Y cómo no, también quiero dar las gracias ...

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Reducing Wheel-Rail Interaction Forces and Roughness Growth by Application of Rail Dampers

Croft

Jones

Thompson

Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design

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