Application of Fastsim with variable coefficient of friction using twin disc experimental measurements

Abstract

ElsevierRovira Cardete, A.; Roda Buch, A.; Marshall, M. (2012). Application of Fastsim with variable coefficient of friction using twin disc experimental measurements. Wear. 274-275:109-126. doi:10.1016/j.wear.2011.08 AbstractIn the field of railway simulation, it is a general assumption to consider the coefficient of friction as a known and constant value. This hypothesis is clearly not correct as friction is a consequence of the operating conditions (an output, not an input) and many factors can cause friction coefficient to change. In this paper, numerical algorithms based on the simplified theory of Kalker (Fastsim) and capable of modelling variable friction are studied and improved to match experimental measurements. Experimental creep curves from twin disc measurements are used to extract the friction parameters required by the numerical algorithms. Different friction functions are tested to correlate the effect of the contaminants and the pressure on the coefficient of friction. Finally, two examples are shown to highlight the differences between modelling the wheel-rail contact with variable or constant coefficient of friction and their implications in the estimation of the interaction forces and wear.

Tribology of the wheel–rail contact – aspects of wear, particle emission and adhesion

“…Ideally full creep cures are needed for different third body materials. Recent work by Rovira et al [14] has shown, however, that the use of dry wear coefficients and not accounting for friction variation with slip can lead to very high errors in resulting contact forces and wear predictions. Work is ongoing to obtain a greater range of wear coefficients [15] and some can be seen in Figure 8 for dry, wet and grease lubricated conditions.…”

Modelado del contacto rueda-carril para aplicaciones de simulación de vehículos ferroviarios y estimación del desgaste en el rango de baja frecuencia

“…En la presente Tesis se propone un método para identificar los parámetros que definen dichas funciones a partir de las mediciones experimentales de las curvas de tracción y que ha sido publicado en la referencia [91].…”

“…Trabajos futuros basados en experimentación deberán definir parámetros de fricción y leyes de desgaste adecuadas para las distintas condiciones en las que se puede encontrar la interfase rueda-carril. Parte de este trabajo se ha publicado en la revista Wear [91].…”

“…Tal es el caso de [89]. Sin embargo, para obtener una buena estimación del desgaste es necesario disponer de la ley de desgaste correspondiente, obtenida con la presencia de dicho contaminante [40,91,105]. …”

“…Trabajos futuros basados en experimentación deberán definir parámetros de fricción y leyes de desgaste adecuadas para las distintas condiciones en las que se puede encontrar la interfase rueda-carril. Parte de este trabajo se ha publicado en la revista Wear [91]. Finalmente, se han desarrollado las ecuaciones del movimiento y se ha realizado una aplicación del modelo de contacto en el campo de la simulación dinámica. Para ello se ha implementado un programa de integración temporal numérica como el utilizado en el trabajo publicado en la revista Vehicle System Dynamics [13].…”