Vasúti sín head check repedéseinek vizsgálata végeselemes módszerrel
A vasúti kerék-sín kapcsolat gördülési érintkezésből adódó fáradásos meghibásodásainak egy megnyilvánulása az ún. head check repedések megjelenése, ami a sínfej egy fajta hajszálrepedezettségét jelenti. A head check repedések futófelületen való megjelenése és továbbfejlődése jelentősen hozzájárul a sín tönkremeneteléhez, ami akár súlyos balesetet is okozhat, ezért fontos a vizsgálatuk és megfelelő kezelésük. A probléma kezelése a sínszakasz sérült rétegének eltávolításával érhető el, melynek mértéke és gyakorisága gazdasági szempontból is kulcsfontosságú kérdés. [1]
A végeselemes módszer egy nagyon elterjedt, gyakran alkalmazott numerikus eljárás a parciális differenciálegyenletek megoldásának közelítésére, s ezáltal számos mérnöki probléma megoldására. Nagy előnye, hogy bonyolultabb geometriák esetében is alkalmazható, azonban a számított eredmények erősen függenek a végeselemes háló minőségétől. Olyan esetekre tehát, ahol erős diszkontinuitások vannak jelen vagy ahol a feszültségállapot szinguláris, a klasszikus végeselemes módszer nem alkalmazható kellő hatékonysággal. A különböző diszkontinuitások modellezésére egy ígéretes módszer az ún. X-FEM (eXtended Finite Element Method), mely az általános végeselemes módszer egy kibővítését jelenti. Alapelve, hogy az elmozdulásfüggvényt további kiegészítőfüggvényekkel bővíti, felhasználva az egységosztás tételét. Ez által lehetővé válik, hogy a végeselemes hálótól függetlenül vegyük figyelembe különböző diszkontinuitásokat a modellezés során, beleértve a repedéseket is. [2]
A TDK munkám során a head check repedéseket vizsgálom X-FEM módszerrel. A szakirodalmi áttekintésen és kapcsolódó tanulmányok feldolgozásán túl egy head check repedésekkel erősen terhelt sínminta folyadékpenetrációs vizsgálatán is részt veszek, mely alapján a repedéseket különböző kategóriákra osztom. Az elkülönített kategóriák alapján végeselemes számításokat végzek X-FEM technikával a repedés terjedésének vizsgálatára vonatkozóan. A cél egy olyan módszer kidolgozása, mellyel a repedések viselkedése jobban megérthető.
[1] Dr. Csizmazia Ferencné, dr. Horvát Ferenc: A sínfej-hajszálrepedések műszaki és gazdasági alapú kezelése. In: Sínek Világa, 2014. (56. évf.) 5. sz. pp. 13-21.
[2] Amir R. Khoei: Extended Finite Element Method: Theory and Applications. Pondicherry: SPi Publisher Services, 2015. 584 p. ISBN 78-1-118-45768-9.
szerző
-
Bóbis Dániel
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Zwierczyk Péter Tamás
adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék -
Máté Tamás
Doktorandusz, Gép- és Terméktervezés Tanszék
