Modelo numerico elastoplastico de contato com rolamento aplicado a analise de fadiga de rodas ferroviarias

Santos, Francisco de Carvalho; Santos, Auteliano Antunes dos

doi:10.47749/t/unicamp.2008.422951

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“…Tabela 1 -Erro relativo e custo computacional para as diferentes malhas avaliadas. .............. Tabela 2 -Propriedades do material (Santos, 2008) (Werner, 1997).…”

Section: Lista De Tabelasunclassified

“…Além disso, evidenciou a influência significativa que as tensões tangenciais no contato têm sobre as tensões cisalhantes desenvolvidas nos materiais, demonstrando que estas não devem ser negligenciadas no estudo da vida em fadiga Santos (2008),. tendo constatado a superação do limite de escoamento, apresentou um trabalho em que considera a plasticidade do material utilizando um modelo elastoplástico em elementos finitos.Em seu modelo,Santos (2008) realizou análises de contato a fim de simular o rolamento da roda sobre o trilho. Além disto, as tensões residuais do tratamento térmico realizado na fabricação da roda foram consideradas.…”

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Estudo da vida em fadiga de trilhos ferroviários sob solicitações de rolamento aleatórias

Costa¹

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The current work presents a study of fatigue life of rails by applying multiaxial fatigue models, considering the residual stresses due to the cyclical wheel loads in different positions and directions. For that, a rail of heavy haul railway applications used in in Brazil was modeled using the finite element method and ABAQUS ® software. A model was developed by applying nodal forces obtained analytically with the theories of contact of both Hertz and Linear of Kalker. The nodal forces patch represents the rolling passes of the wheel along the rail in different straight lines and directions. For purposes of comparison, a model with pure rolling was also analyzed, in this case always passing in a straight line along the rail. To obtain the nodal forces, the finite element mesh generated in the ABAQUS ® software was imported by a program in MATLAB ® , where the efforts were calculated at each moment, associated with the node, and exported again for the ABAQUS ® as an input. Static analyzes were then made, simulating successive load applications during the rolling of a wheel on the rail. The stresses and strains variation in elements of a cross section of the rail were then analyzed aiming to identify the elastic shakedown phenomenon, since the presence or not of this phenomenon will guide the study of the life under fatigue. The stress and strain tensors, which are inputs to the fatigue criteria implemented, were exported back to the program in MATLAB ® . The methodology involved the application of low and high-cycle multiaxial fatigue criteria for a large number of points of a rail cross-section, each analyzed in 144 different planes, followed by the selection of the critical point and plane, according to each criterion. For this point and plane, the number of cycles necessary for crack nucleation was estimated. The results showed that the shakedown is reached after a few cycles. When the direction of the wheel passages is reversed, the shakedown appears again. After eight-wheel passes, the stabilization is once again achieved, remaining unchanged until the end of the simulation, even after further reversals of the wheel passages. Thus, when the rail was requested by loads so that the shakedown regime has already been reached, the stabilization is not affected. Besides, applications with tangential stresses influenced the distribution of equivalent stress and strain. For pure rolling, the distribution of equivalent stresses and strains presents lower stress and strains at the surface, and maximums in depths of about 3 mm. For the case where tangential stresses were considered, the distribution of stresses and strains for all analyzed fatigue criteria, showed an increase close to the surface.

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“…Tabela 1 -Erro relativo e custo computacional para as diferentes malhas avaliadas. .............. Tabela 2 -Propriedades do material (Santos, 2008) (Werner, 1997).…”

Section: Lista De Tabelasunclassified

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Estudo da vida em fadiga de trilhos ferroviários sob solicitações de rolamento aleatórias

Costa¹

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“…Ao longo deste capítulo são apresentadas as simulações desenvolvidas e suas respectivas condições de contorno referentes ao tratamento térmico da roda (responsável pelo surgimento de tensões residuais com impacto na vida em fadiga) e ao rolamento, decorrente da ciclagem dos esforços. O processo de construção dos modelos, bem como diversas informações sobre parâmetros dos materiais utilizados na roda e variáveis do processo de fabricação são utilizados conforme exposto por Santos (2008).…”

Section: Simulação Numérica De Rolamento E Fadigaunclassified

“…Estes valores são utilizados conforme definido por Santos (2008). É importante salientar que estes valores provêm de uma adaptação de dados extraídos de materiais de roda semelhantes à roda classe C (utilizada neste trabalho), já que os valores de tensão deformação para diferentes temperaturas aplicadas ao material da roda em análise não se encontram na literatura.…”

Section: Simulação Térmico-estruturalunclassified

Estudo comparativo entre critérios de fadiga multiaxial aplicados ao contato roda-trilho

Fumes¹

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Dedico este trabalho às pessoas mais importantes de minha vida: à minha mãe Natalina pelo exemplo de vida, força e coragem; à Andréa pelo incentivo, paciência e caminhada em conjunto; à minha irmã Vanessa pela parceria em todos os momentos, bons ou difíceis; ao meu pai por tudo que me ensinou e, acima de tudo, vem nos ensinando. ix Agradecimentos Agradeço ao Prof. Auteliano, meu orientador, cujo auxílio e orientação foram essenciais para que este trabalho fosse concluído com êxito, bem como por ter despertado em mim a vontade de prosseguir as pesquisas acadêmicas no tema. Que esta parceria ainda possa render muitos frutos e conquistas.Ao Sérgio Silva, pelo apoio e abertura inicial para que este trabalho pudesse ser realizado.Ao Francisco, cuja ajuda foi imprescindível no aprendizado de muitos dos tópicos presentes neste trabalho.À 3M do Brasil que possibilitou e incentivou a realização da fase final deste trabalho.Agradeço àqueles que direta ou indiretamente participaram de alguma fase da realização deste trabalho.xi "A persistência é o menor caminho para o êxito"

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“…. 3.4 Representação gráfica de um estado uniaxial de tensão deformação (Santos, 2008). 3.5 Representação da superfícies de falha de Tresca e Von Mises.…”

Section: Lista De Figurasunclassified

Modelo numérico elastoplástico de rolamento para obtenção da vida em fadiga de rodas ferroviárias

Lima¹

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Este trabalho emprega o método de elementos finitos em um modelo numérico 3D para analisar o contato de rolamento entre rodas e trilhos ferroviários. Com as tensões calculadas nessa região, o estudo estima a vida em fadiga até o surgimento da trinca. Tais trincas, quando se propagam, dão origem ao problema de escamação superficial, que é um dos tipos de falhas de importância econômica significativa para as ferrovias. A roda ferroviária classe C é utilizada para este estudo. O modelo tem como principal contribuição à abordagem elastoplástica adicionando as tensões residuais provenientes do processo de tratamento térmico de rodas ferroviárias. O software ABAQUS foi utilizado para a formulação numérica do trabalho, em conjunto com técnicas especialmente desenvolvidas com o objetivo de reduzir o custo computacional sem perder a precisão dos resultados. Para validar os modelos, foi inicialmente desenvolvida uma abordagem elástica, com o modelo analítico de Hertz, além de comparações feitas com trabalhos com modelagens semelhantes. A vida em fadiga da roda até o surgimento da trinca foi determinada por meio do critério de fadiga de alto ciclo de Dang Van-modificado. Os resultados mostraram que, com a hipótese de que o raio da roda não varia durante o rolamento, o fenômeno de acomodação plástica ("shakedown") surgiu em poucos ciclos de carregamento. Com o campo de variação de tensões obtido foi possível estimar a vida de alto ciclo para a roda com e sem tensões residuais do processo de tratamento térmico.

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Modelo numerico elastoplastico de contato com rolamento aplicado a analise de fadiga de rodas ferroviarias

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Estudo da vida em fadiga de trilhos ferroviários sob solicitações de rolamento aleatórias

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