Strain Stress Modeling of Differential Hardening Rails

Abstract

Одной из наиболее часто встречающихся причин разрушения рельсов является высокое значение остаточных напряжений. В процессе производства рельсов остаточные напряжения могут возникать в процессе прокатки, термообработки, правки и рихтовки. В настоящее время приемо-сдаточные испытания включают в себя контроль по измерению расхождения паза рельса после прорезания шейки рельса на глубину 600 мм, а также измерение остаточных напряжений в подошве рельса до и после вырезки темплета с наклеенным тензодатчиком. В данной работе рассмотрен вопрос о связи значений расхождения паза и напряжения в подошве с остаточными напряжениями в отдельных элементах рельса, полученных методом акустической тензометрии. Для выявления данной зависимости было выполнено разрезание рельса на отдельные элементы (головка, шейка, подошва), после чего в каждом элементе было проведено измерение напряжений методом акустической тензометрии. Моделирование проводилось методом конечных элементов в программной среде Comsol Multiphysics. По результатам моделирования и экспериментальных исследований предлагается браковочный критерий для контроля остаточных напряжений в случае прозвучивания сечения рельса со стороны поверхности катания: полученные значения сжимающих напряжений должны находиться в пределах σ int = -52…-80 МПа.