Evaluation and prediction of track condition by commercial vehicular response considering material damage law and deterioration model

考虑材料损伤规律和劣化模型的商用车辆响应评估和预测轨道状况

• 批准号: 22K04281
• 负责人: 蘇 迪
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04281/
• 关键词: 軌道評価; 弾性軌道; MBS-FEM手法; 材料損傷則; 維持管理工学; 劣化数理モデル

本研究では、スマートフォンにより観測した営業車両の応答から軌道状態を推定し、繰り返し計測の精度を向上させるとともに、劣化数理モデルを用いた損傷の推移予測について検証を行う。本年度は、レールの継ぎ目を軌道形状として近似的に導入する手法で検討しながら、弾性軌道構造走行シミュレーションを構築した。1.レールの継ぎ目は、曲げ剛性が低下する箇所であり、車両走行時には鉛直方向の衝撃的な応答が発生し、脆弱な部位となっている。本研究では、マルチボディシミュレーションソフトウェアのSimpackを利用して、継ぎ目形状をレールの形状変化としてモデル化する手法を採用した。継ぎ目の遊間・深さのほか、左右のレールの形状も含めてモデル化し、三角関数を用いて近似した。2.スラブ軌道鉄道においては、道床とまくらぎ、まくらぎとレールの間、弾性支持のパッドが入っており、レール曲げ疲労や材料の摩耗に影響が生じる。本研究では、車両と軌道の動的相互作用を研究するために、軌道構造の弾性変形を考慮した高度な非線形車輪レール接触モデルを含む、列車-軌道システムの包括的なシミュレーションツールを使用した。このモデルは、SIMPACKとABAQUSを組み合わせて構築され、MBSとFEMを統合したシステマティックなモデリングを可能にした。3.本研究では、軌道と車両の動的相互作用を考慮した振動解析を行い、金属材料の摩耗構成則に基づいて評価を行うことで、振動と損傷の相互作用効果、つまり凹凸の成長機構を解明することが期待される。本年度、Archardの摩耗理論をHertz理論とFASTSIMアルゴリズムと併用してレールの摩耗を計算した。Hertz理論は接触パッチの法線力計算の問題を解決するために使用され、FASTSIMアルゴリズムは主にクリープ力の計算に使用された。

在这项研究中，轨迹条件是根据智能手机观察到的商用车辆的响应来估计的，提高了重复测量的准确性，并使用退化数学模型验证了损害趋势的预测。今年，我们通过检查将轨道接头作为轨道形状的方法构建了弹性轨道结构的模拟。 1。轨道接头是弯曲刚度降低的区域，当车辆驾驶时，会发生垂直冲击响应，使其成为脆弱的区域。在这项研究中，我们使用多体模拟软件simpack将接缝形状建模为轨道形状变化。除关节的距离和深度外，还使用三角函数对左右导轨的形状进行建模和近似。 2。在平板轨道铁路中，包括弹性支撑垫，在路床，枕头，枕头和轨道之间，这会影响铁路弯曲疲劳和材料磨损。在这项研究中，使用了用于火车轨道系统的综合模拟工具，包括考虑轨道结构弹性变形的先进的非线性轮轨触点模型，以研究车辆和轨道的动态相互作用。该模型是使用Simpack和Abaqus的组合构建的，以启用整合MBS和FEM的系统建模。 3。在这项研究中，振动分析考虑了轨道和车辆之间的动态相互作用，预计将根据金属材料的磨损成分定律进行评估，以及振动与损伤之间的相互作用，即不均匀的增长机制，预计将被阐明。今年，阿卡德（Archard）的磨损理论与赫兹理论（Hertz）理论和快速算法一起使用，以计算铁路磨损。赫兹理论用于解决接触斑的正常力量计算问题，而快速算法主要用于计算蠕变力。