Alakhatás vizsgálatához létrehozott zúzottköveket modellező mesterséges szemcsék anyagjellemzőinek laboratóriumi vizsgálata

A vasúti közlekedés két évszázados fejlődése továbbra is töretlen. Mind a vasúti szerelvények, mind a közlekedési pálya tekintetében folynak a folyamatos fejlesztések hazánkban és a világ más országaiban. A vasúti pálya fejlesztése kulcsfontosságú szerepet tölt be a vasúti közlekedés előrelépésében. Ezen fejlesztések egyik iránya a hagyományos zúzottkő ágyazat tulajdonságainak javítása. Az ágyazat egyik fontos feladata a pálya állékonyságának, azaz az ágyazat hossz- és keresztirányú ellenállásának biztosítása, melyre nagy hatással van az egyedi szemcsék alakja.

Az alakhatás jelenleg egy erősen kutatott terület [1,2]. Általános cél összefüggéseket keresni a halmazt alkotó szemcsék alakja és a teljes halmaz fizikai tulajdonságai között. A pontos összefüggés nem ismert, ezért a kutatók kísérletek és szimulációk alapján vonják le következtetéseiket. A kísérletezések esetében az okoz nehézséget, hogy a halmaz geometriája kísérletenként változik, a szimulációknál pedig, hogy azokat mérések eredményei alapján kell validálni. Egy lehetséges megoldás lehet az előbbiekben leírt problémákra, ha zúzottkövekhez hasonló tulajdonságokkal rendelkező szemcséket állítunk elő, és azokból reprodukálható és modellezhető halmazokat építünk. Így egy diszkrételemes módszerrel (DEM) [3] vizsgált modell egyforma halmazokon végzett kísérletek segítségével validálható.

Tudományos diákköri dolgozatunk célja olyan anyagok vizsgálata, melyekből számunkra elérhető halmazépítési technológiák egyikével reprodukálható halmazt tudunk készíteni. Ezen anyagokon öntési vagy 3D nyomtatási, további anyagjellemzők feltárására pedig nyomó és hajlító vizsgálatokat végeztünk. Vizsgálataink során optikai nyúlásmérő berendezéssel mértük a próbatesteken definiált pontok közötti elmozdulásokat. A 20 vizsgált anyag közt szerepelnek a vasúti zúzottkövek anyagai, additív technológiákkal gyártott és öntött polimerek, beton és habarcs. Összevetettük a vasúti zúzottkövek anyagain végzett nyomó és hajlító vizsgálat során kapott feszültség-alakváltozás görbéket további vizsgált anyagok ugyanezen görbéivel. Meghatároztuk a nyomási és hajlítási rugalmassági modulust, és a feszültség-alakváltozás görbékről leolvasható nevezetes pontokat. A digitális optikai nyúlásmérő felvételei alapján elemeztük az egyes anyagok nyúlásait és tönkremenetelét.

Irodalom:

1. Dr. GÁLOS Miklós, OROSZ Ákos, Dr. RÁDICS János Péter, Dr. TAMÁS Kornél: Diszkrét elemes számítógépes módszer a vasúti zúzottkő ágyazat viselkedésének modellezésére. In: Sínek Világa, 2017.máj., 22–28. o.

2. GONZÁLEZ, Joaquín Irazábal; OÑATE, Eugenio; SALAZAR, Fernando. Numerical analysis of railway ballast behaviour using the Discrete Element Method. Monograph CIMNE, 2018.

3. BAGI Katalin. A diszkrét elemek módszere. Bp.: BME Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék, 2007. ISBN 978-963-420-929-4

szerzők

• 
  Szabó Bence
  Gépészmérnöki alapszak (BSc)
  alapképzés (BA/BSc)
• 
  Pásthy László
  Gépészmérnöki alapszak (BSc)
  alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

• 
  Dr. Tamás Kornél
  egyetemi docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék
• 
  Orosz Ákos
  doktorandusz, Gép- és Terméktervezés Tanszék
  
• 
  Dr. Rádics János Péter
  adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék

helyezés