Curving performance evaluation for active-bogie-steering bogie with multibody dynamics simulation and experiment on test stand

Matsumoto, Akira; Sato, Yasuhiro; Ohno, Hiroyuki; Suda, Yoshihiro; Michitsuji, Yohei; Komiyama, Makoto; Miyajima, Naoki; Tanimoto, Masuhisa; Kishimoto, Yasushi; Sato, Yoshi; Nakai, Takuji

doi:10.1080/00423110801935806

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“…When given, the value of constant COF for dry steel-steel contacts is between 0.25 and 0.5 for applications of vehicle simulation or wear estimation. Some examples can be cited as Sinclair [34] with values between 0.24 and 0.4 for tread contacts, Shabana et al [35] who use 0.5, Enblom et al [36] with 0.3, Tunna et al [37] with 0.4, Simson et al [38] test different values between 0.38 and 0.5, Matsumoto et al [39] with 0.4 and Vuong et al [40] takes 0.4. These values are stated in [41].…”

Section: Examples and Numerical Resultsmentioning

confidence: 99%

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

Cardete

Roda

Lewis

et al. 2012

Wear

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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.

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Section: Examples and Numerical Resultsmentioning

confidence: 99%

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

Cardete

Roda

Lewis

et al. 2012

Wear

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“…Un aspecto importante a destacar es que las funciones de fricción no pueden medirse directamente [69], mientras que las curvas de tracción pueden obtenerse experimentalmente para un par de superficies en deslizamiento [61,67,[81][82].…”

Section: A3 Función De Fricción Y Curva De Tracciónunclassified

“…Puesto que el coeficiente de rozamiento es mayor para el caso (a) que para (b) (ver la función de fricción correspondiente en la Figura 5.27), el eje delantero de (a) tiene un desplazamiento menor que en (b). Este eje (el primer eje) es el que se encarga principalmente del guiado del bogie en curva [65][66][67]105]. El eje trasero en el caso (a) está situado más hacia dentro de la curva que en el caso (b) y con un mayor ángulo de lazo negativo.…”

Section: Problema Tangencial Y Estimación Del Desgaste En El Contactounclassified

“…Este comportamiento se debe a que el área de contacto está completamente saturada, y el comportamiento bajo tensiones tangenciales está dictado por la correspondiente función de fricción. Esta característica también la señalan Nielsen y Theiler [69] y Piotrowski [78].En las curvas de tracción de la Figura 5.13-derecha, la primera zona llega hasta aproximadamente  x = 0,7 %, la segunda zona entre 0,7 % y 2 % y la tercera, a partir de 2 %.Un aspecto importante a destacar es que las funciones de fricción no pueden medirse directamente [69], mientras que las curvas de tracción pueden obtenerse experimentalmente para un par de superficies en deslizamiento [61,67,[81][82].Por tanto, para disponer de las funciones de fricción que representan el coeficiente de rozamiento variable, es necesario estimar diversos parámetros en función de la tribología del contacto [34,78,[81][82]. 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].…”

unclassified

“…En cuanto al ángulo de lazo también es positivo para ambos ejes, tomando el primer eje valores del orden de 0,7 mrad mucho mayores que el segundo, con valores de 0,30 mrad. Este es el comportamiento típico de los ejes montados en un bogie con un primer eje que adopta una posición mucho más agresiva mientras que el segundo eje adopta una posición más centrada [67,105], aunque los valores concretos dependen de las características de la suspensión y del trazado de la curva.Comparando ahora el efecto de la consideración de un diferente modelo de coeficiente de rozamiento, para  constante el desplazamiento lateral de los ejes es mayor. Posiblemente este comportamiento sea debido a que el valor del coeficiente de rozamiento según el modelo de  variable sea mayor que para  constante y por tanto las fuerzas tangenciales limiten más el desplazamiento lateral del eje al trazar la curva.…”

unclassified

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

Cardete¹

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TESIS DOCTORALModelado del contacto rueda-carril para aplicaciones de simulación de vehículos ferroviarios y estimación del desgaste en el rango de baja frecuencia ResumenEn el análisis de la dinámica ferroviaria el estudio del contacto rueda-carril representa un papel muy importante debido a que no sólo condiciona el movimiento de los vehículos en vía, con fenómenos asociados como la estabilidad o el confort, sino que también produce fenómenos de degradación como el desgaste asociado a baja frecuencia (desgaste de los perfiles) o alta frecuencia (desgaste ondulatorio en carriles) o fenómenos de fatiga de contacto en rodadura.Tras estudiar la bibliografía disponible relacionada con el contacto ruedacarril, en esta Tesis se ha desarrollado e implementado un modelo para resolver el problema completo de contacto, cuya aplicación es la simulación dinámica y la estimación de desgaste en el rango de baja frecuencia. Este modelo tiene en cuenta la geometría tridimensional del contacto rueda-carril y estima el área de contacto a partir de la interpenetración virtual entre perfiles. Para resolver el problema normal, se define una elipse equivalente al área de contacto no-elíptica y se asume una distribución de tensiones normales que sigue la teoría de Hertz. El problema tangencial se resuelve para la elipse equivalente con la opción de considerar el coeficiente de rozamiento variable.El desarrollo de este modelo de contacto se acompaña de resultados experimentales que permiten, o bien validar los resultados numéricos obtenidos con la aplicación del modelo de contacto, o bien parametrizar estos modelos para considerar distintas condiciones en el contacto. Por una parte, se utiliza la técnica de ultrasonidos, aplicada para el estudio del contacto entre superficies metálicas. Esta técnica permite obtener la forma y tamaño del área de contacto así como una estimación de la distribución de presiones normales. Por otra parte, se emplean curvas de tracción medidas experimentalmente en una máquina de doble disco para extraer los parámetros que definen el comportamiento tangencial del contacto rueda-carril bajo distintas condiciones: superficies secas, mojadas, con aceite, con modificadores de fricción, etc.Finalmente se realiza una aplicación del modelo de contacto al caso de la simulación dinámica, donde se evalúa el efecto de considerar un coeficiente de rozamiento variable frente al método clásico de coeficiente de rozamiento constante. Además, se comparan los resultados de desgaste mediante los dos algoritmos de desgaste existentes (local/global).Palabras clave: contacto rueda-carril, simulación dinámica, desgaste, baja frecuencia ii iii ResumEn l'anàlisi de la dinàmica ferroviària l'estudi del contacte roda-carril representa un paper molt important pel fet que no sols condiciona el moviment dels vehicles en via, amb fenòmens associats com l'estabilitat o el confort, sinó que també produïx fenòmens de degradació com el desgast associat a baixa freqüència (desgast dels perfils) o alta freqüència (desgast ondulatori en carril...

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On a new methodology for testing full load responses of wind turbine drivetrains on a test bench

Siddiqui

Nejad

Wenske

2023

Forsch Ingenieurwes

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Today’s nacelle test benches are facing several challenges regarding meeting the increasing demands of modern wind turbines, which have been growing rapidly in operational range, size, and complexity. These challenges include reproducing the demanded extreme loads, dynamic load bandwidth, power capacity, and cost of testing. This contribution presents a new testing approach to tackle some of the aforementioned challenges faced by existing nacelle test benches. The method is demonstrated in a case study involving experimental measurements and simulations of a multi-megawatt wind turbine drivetrain recently tested at the DyNaLab of Fraunhofer IWES. By combining high-fidelity simulation models and partial load tests, the proposed approach has shown high potential for representing the full load response of a wind turbine nacelle. The proposed testing methodology has potential for resolving some of the challenges being faced by modern test benches in terms of obtaining full load responses on a nacelle test bench with a possibility of reducing the cost of testing.

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Curving performance evaluation for active-bogie-steering bogie with multibody dynamics simulation and experiment on test stand

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

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

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

On a new methodology for testing full load responses of wind turbine drivetrains on a test bench

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