Модели и методика моделирования деформаций в САПР ANSYS для систем железнодорожных вагонных весов (2024)
Возможность быстрого, удобного и точного определения массы груза в вагонах позволяет
повысить безопасность транспорта, а также обеспечить учет активов в железнодорожной инфраструктуре.
Известны трехмерные твердотельные модели участка железнодорожного пути и методики моделирования деформаций, возникающих в рельсах под действием механических нагрузок, передаваемых через вагонные колеса.
В соответствии с этими методиками происходит пересчет возникающих деформаций в вес вагонов.
Температура рельса влияет на его механические свойства и, соответственно, на величину его деформации.
В работе впервые предложена методика, позволяющая учитывать деформацию рельса под действием нагрузки с учетом изменения его температуры при различных граничных условиях.
Метод:
Согласно предложенному подходу, вес вагона определяется по величине деформаций, которые измеряются тензометрическими датчиками, расположенными на шейке рельса.
Разработанные модели включают железнодорожное колесо, шпалы и фрагмент рельса.
Фрагмент рельса, соответствующий участку пути, на котором устанавливаются датчики,
геометрически воспроизводит существующий тип рельса R50 и размещается на шпалах, зафиксированных с нижней стороны.
Модель колеса соответствует существующему типу цельнокатаных вагонных колес
с диаметром по кругу катания 920 мм, благодаря чему в модели сохраняется корректное пятно контакта.
Согласно методике, на разработанные твердотельные модели накладывается конечно-элементная сетка, устанавливаются соединения между фрагментами модели, применяются граничные и температурные условия, а также воздействующие силы.
Последовательно выполняется конечно-элементный анализ для всех возможных
комбинаций координаты колеса, нагружаемой массы и температуры.
Для каждого случая регистрируются значения деформаций в четырех узлах рельса, соответствующих местам установки тензодатчиков.
Проведено сравнение результатов конечно-элементного анализа для двух разработанных твердотельных моделей.
Модели отличаются способом