Open Access Open Access  Restricted Access Subscription Access

Strain Stress Modeling of Differential Hardening Rails

Tapkov K.A.

Abstract


The most common reason of rail destruction is the high level of residual stresses. These stresses appear during the process of rolling, hardening and deformation after straightening. Nowadays rail control consists of measurements of the discrepancy of the rail after making the housing, and measurements of residual stresses in the bottom of the rail with resistive-strain sensor. In the paper you can read about the correlation of the discrepancy of the housing and residual stresses in the bottom of the rail with residual stresses in each element of rail (top, web, bottom). For searching correlation the rail was reassembled to these elements, after that residual stresses were measured by acoustoelastic method. Modeling process took place in COMSOL Multiphysics program. According to experimental and modeling results, the criteria of rejection is proposed: residual stresses have to be in the range of -52 MPa to -80 MPa in case of measurements by acoustoelastic method from the top of the rail.

Keywords


non-destructive testing; acoustoelasticity; rail; stress-strain state; modeling; residual stresses

Full Text

Galleys

PDF (Русский)
References References

Микроструктура закаленных рельсов / В. Е. Громов, А. Б. Юрьев, К. В. Морозов, Ю. Ф. Иванов. Новокузнецк : Интер-Кузбасс, 2014. 213 с.

Оценка накопления дефектов при усталости акустическим методом / В. В. Муравьев, Л. Б. Зуев, К. Л. Комаров, В. Б. Харитонов, В. Н. Чаплыгин // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1994. № 4. С. 103-107.

Муравьев В. В., Степанова Л. Н., Кареев А. Е. Оценка степени опасности усталостных трещин при акустико-эмиссионном контроле литых деталей тележки грузового вагона // Дефектоскопия. 2003. № 1. С. 63.

Диагностика, повреждаемость и ремонт барабанов котлов высокого давления / Н. В. Абабков, Н. И. Кашубский, В. Л. Князьков, А. Ф. Князьков, Э. В. Козлов, Н. А. Конева, Н. М. Макаров, В. В. Муравьев, Н. А. Попова, А. Н. Смирнов, С. В. Фольмер ; под ред. А. Н. Смирнова. М., 2011. 256 с.

Связь спектра сигналов АЭ с процессом усталостного развития трещин в металлических образцах / Л. Н. Степанова, А. Н. Серьезнов, В. В. Муравьев, А. Л. Бобров, В. Н. Чаплыгин, Е. Ю. Лебедев, С. И. Кабанов, С. А. Катарушкин, В. Л. Кожемякин // Контроль. Диагностика. 1999. № 2. С. 5-8.

Муравьев В. В. Взаимосвязь скорости ультразвука в сталях с режимами их термической обработки // Дефектоскопия. 1989. № 2. С. 66-68.

Оценка остаточных напряжений в рельсах с использованием электромагнитно-акустического способа ввода-приема волн / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова, В. Е. Громов, А. М. Глезер // Деформация и разрушение материалов. 2015. № 12. С. 34-37.

Буденков Г. А., Муравьев В. В., Коробейникова О. В. Исследование напряженно-деформированного состояния ободьев цельнокатанных вагонных колес методом акустической тензометрии // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2009. Т. 6. № 3. С. 111-117.

Sereznov A. N., Muravev V. V., Stepanova L. N., Kabanov S. I., Kozhemyakin V. L., Eltsov A. E., Lebedev E. Yu. Rapidly working diagnostic acoustic emission system // Дефектоскопия. 1998. № 7. С. 8-14.

Муравьев В. В., Бояркин Е. В. Неразрушающий контроль структурно-механического состояния рельсов текущего производства по скорости ультразвуковых волн // Дефектоскопия. 2003. Т. 9. № 3. С. 24-33.

Deputat J., Szelazek J., Kwaszczynska-Klimek A. and Miernik A. Experiences in Ultrasonic Measurement of Rail Residual Stresses. O. Orringer et al. (eds.), "Residual Stress in Rails", KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, 1, pp. 169-183, (1992)

Исследование напряженного состояния рельса с использованием акустоупругости и тензометрии / Л. Н. Степанова, С. А. Бехер, А. Н. Курбатов и др. // Изв. вузов. Строительство. 2013. № 7. С. 103-109.

Покровский А. М., Третьяков Д. Н. Численное моделирование температурно- структурного состояния железнодорожного рельса при его закалке // Наука и образование. МГТУ имени Н. Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 7. С. 1-13.

Schneider E., Herzer R.Ultrasonic Evaluation of Stresses in the Rims of Railroad Wheels. NDTnet - June 1998, Vol. 3, no. 6.

Оценка напряженно-деформированного состояния рельсов методами конечных элементов и акустоупругости / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова, А. В. Платунов, И. В. Булдакова // Деформация и разрушение материалов. 2017. № 1. С. 41-44.

Электромагнитно-акустический метод исследования напряженно-деформированного состояния рельсов / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова, А. В. Платунов, В. А. Куликов // Дефектоскопия. 2016. № 7. С. 12-19.

Муравьев В. В., Стрижак В. А., Пряхин А. В. Исследование внутренних напряжений в металлоконструкциях методом акустоупругости // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82, № 12. С. 52-57.

Локализация сигналов акустической эмиссии в металлических конструкциях // А. Н. Серьезнов, В. В. Муравьев, Л. Н. Степанова и др. // Дефектоскопия. 1997. № 10. С. 79-84.

Муравьев В. В., Волкова Л. В., Лапченко М. А. Ультразвуковой контроль остаточных напряжений в бандажах локомотивных колес при производстве // Дефектоскопия. 2015. № 5. С. 3-6.

Информационноизмерительная система возбуждения, приема, регистрации и обработки сигналов электромагнитно-акустических преобразователей / В. А. Стрижак, А. В. Пряхин, С. А. Обухов, А. Б. Ефремов // Интеллектуальные системы в производстве. 2011. № 1. С. 243-250.




DOI: http://dx.doi.org/10.22213/2410-9304-2018-2-78-83

Article Metrics

Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2018 Тапков К.А.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN 1813-7911