Numerical evaluation of residual stress in long-length rails after differential hardening and mechanical levelling
Abstract
Authors propose a method for evaluation of strain-stress state of long-length railway rails which permits to determine residual stress in long-length rails after differential hardening and levelling. Results of evaluation of residual stress in the rail were compared to experimental results, with a good degree of correlation. Analysis of results obtained indicates that on the rail head surface longitudal residual stresses qualitatively change from the negative (compressive strain) after differential hardening to the positive (expansion stress) after mechanical levelling. The calculation method developed, unlike the traditional analytical methods, allows evaluating the stress-strain state of structures being studied with increased accuracy, and provides graphic representation of calculation results.
About the Authors
V. S. Kossov
Scientific Research and Design Technology Institute of Rolling Stock
Russian Federation
Russian Federation
Valerii S. Kossov, Dr. Sc. Eng., professor, director general
A. L. Protopopov
Scientific Research and Design Technology Institute of Rolling Stock
Russian Federation
Russian Federation
Andrei L. Protopopov, Cand. Sc. Eng., senior researcher
G. M. Volkhov
Scientific Research and Design Technology Institute of Rolling Stock
Russian Federation
Russian Federation
Grigorii M. Volkhov, Dr. Sc. Eng., head of the rolling stock and infrastructure dynamics and strength section
E. S. Ogan’ian
Scientific Research and Design Technology Institute of Rolling Stock
Russian Federation
Russian Federation
Eduard S. Ogan’ian, Dr. Sc. Eng., chief researcher of the strength department
References
1. Электромагнитно-акустический метод исследования напряженно-деформированного состояния рельсов / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова, А. В. Платунов и др. // Дефектоскопия. — 2016. — № 7. — С. 12–19.
2. Формирование структурно-фазовых градиентов в рельсах при длительной эксплуатации / Ю. Ф. Иванов, К. В. Морозов, О. А. Перегудов и др. // Проблемы черной металлургии и материаловедения. — 2015. — № 3. — С. 59–65.
3. Эволюция структурно-фазовых состояний рельсов при длительной эксплуатации / Ю. Ф. Иванов, В. Е. Громов, О. А. Перегудов и др. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 2015. — Т. 58. — № 4. — С. 262–267.
4. Simulation of Crack Propagation of Fatigue in Iran Rail Road Wheels and Effect of Residual Stresses / Masoudi Nejad R., et al. // Proceedings of the 21st International Conference on Mechanical Engineering Tehran. — Iran, 2013.
5. Effect of Wear on Rolling Contact Fatigue Crack Growth in Rails / Masoudi Nejad R., et al. // Tribology International. — 2016. — Vol. 94. — P. 118–125.
6. A Study on the Vibrational Effects of Adding an Auxiliary Chassis to a 6-Ton Truck / Hadipour M., et al. // Journal of American Science. — 2011. — Vol. 7. — № 6. — P. 1219–1226.
7. Biempica, C. B. Nonlinear Analysis of Residual Stresses in a Rail Manufacturing Process by FEM / Biempica C. B., et al. // Applied Mathematical Modeling. — 2009. — Vol. 33. N 1. — P. 34—53.
8. Муравьев, В. В. Оценка напряженно-деформированного состояния рельсов при изготовлении / В. В. Муравьев, К. А. Тапков // Приборы и методы измерений. — 2017. — Т. 8. — № 3. — С. 263—270.
9. Храмова, Д. А. Расчет и моделирование остаточных напряжений в рельсе Р65 / Д. А. Храмова, Д. А. Егорова, Я. Д. Жилин // Политехнический молодежный журнал МГТУ им. Н. Э. Баумана. — 2018. — № 1. — С. 1—8.
10. Покровский, А. М. Численное моделирование температурно-структурного и напряженного состояний в процессе закалки железнодорожного рельса / А. М. Покровский, Ю. В. Воронов, Д. Н. Третьяков // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. — 2016. — № 6. — С. 13–20.
11. Полевой, Е. В. Разработка ресурсосберегающей технологии дифференцированной термической обработки длинномерных железнодорожных рельсов: специальность 05.16.01: дисc. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. — Новокузнецк, 2018. — 132 с.
12. Термически упрочненные рельсы / А. Ф. Золотарский, Я. Р. Раузин, Е. А. Шур и др. — М.: Транспорт, 1976. — 264 с.
13. Результаты испытаний рельсов, подвергнутых дифференцированной закалке с прокатного нагрева, влияние особенностей технологии производства на их свойства / А. И. Борц, Е. А. Шур, В. А. Рейхарт и др. // Промышленный транспорт. XXI век. — 2009. — № 4. — С. 32–36.
14. Kizildemir, S. Defect Growth Characterization in Modern Rail Steel. A Thesis. URL: https://preserve.lehigh.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=5295&-context=etd. (дата обращения: 26.02.2021)
Review
For citations:
Kossov V.S., Protopopov A.L., Volkhov G.M., Ogan’ian E.S. Numerical evaluation of residual stress in long-length rails after differential hardening and mechanical levelling. Transport of the Russian Federation. 2021;(1-2):71-74. (In Russ.)
Views:
22
Email this article 