Подходы к моделированию возникновения поверхностных контактно-усталостных повреждений в рельсах

摘要

Контактно-усталостные повреждения рельсов наряду с их износом являются наиболее распространенными видами дефектов рельсов, в том числе рельсов нового поколения. За последние годы произошли существенные изменения в распределении видов контактно-усталостных повреждений как на российских, так и зарубежных железных дорогах, особенно на линиях с тяжеловесным движением. Поэтому актуальным является изучение механизмов и моделирование появления поверхностных контактно-усталостных повреждений рельсов. Данная статья посвящена обзору подходов к моделированию возникновения контактно-усталостных повреждений на рабочих поверхностях рельсов. Рассмотрены четыре вида подходов к моделированию: основанные на методах и подходах механики контактного взаимодействия; на получении количественных характеристик приспосабливаемости материалов к циклическому нагружению, устанавливаемых с помощью лабораторных испытаний; на применении критериев, имеющих физический смысл энергии, выделяющейся на контакте; прогнозирующие накопление пластической деформации в условиях циклического нагружения на базе серии стандартных испытаний рельсовых сталей, в том числе в зоне сварного стыка, и конечноэлементного моделирования. Сформулированы направления дальнейших исследований по образованию и развитию поверхностных контактно-усталостных дефектов в рельсах.