Numerisk prediktering av uppkomst av solkurvor — modellering ...

More documents

Recommendations

Info

Numerisk prediktering av uppkomst av solkurvor Tkrit dkrit Referensfall 38,5 °C 4,4 mm Initialdeformation, 10 mm amplitud 26,0 °C 4,3 mm Kurvradie 500 m 22,9 °C 4,7 mm Hängande sliper 35,9 °C 4,7 mm Ballaststyvhet -25% 37,8 °C 5,7 mm Flytgräns ballast -25% 37,0 °C 4,4 mm Tabell 3: Sammanfattning av resultat i form av kritiska temperaturer och motsvarande förskjutningar från inledande parameterstudie De kritiska temperaturerna och grafen över sektionskraft som funktion av temperatur, indikerar en rangordning av de studerade fallen i ökad “allvarlighetsgrad” som anges i vänstra kolumnen i tabell 4. Grafen över förskjutning som funktion av temperatur indikerar på att ordningen istället bör vara som i högra kolumnen av tabell 4. Sektionskraft och kritisk temperatur Lateral spårförskjutning Referensfall ökad Referensfall Ballaststyvhet -25% Flytgräns ballast -25% Flytgräns ballast -25% ⇓ Hängande sliper Hängande sliper Ballaststyvhet -25% Initialdeformation, 10 mm amplitud allvarlighet Initialdeformation, 10 mm amplitud Kurvradie 500 m Kurvradie 500 m Tabell 4: Rangordning i stigande “allvarlighetsgrad” klassad enligt å ena sidan magnitud hos sektionskraft och kritisk temperatur (strukturmjuknande) och å andra sidan förskjutningens magnitud. “Referensfall” innebär en initial spårförskjutning med 5 mm amplitud. Vilken som är den korrekta rankingen mellan de tre fall som skiljer sig åt är svårt att uttala sig om. Som nämnts ovan är fallet med en hängande sliper svårt att utvärdera rättvist mot de övriga fallen. När det gäller ballastens flytgräns, respektive styvhet så ger de olika effekt. En sänkt flytgräns ger ingen effekt upp till den punkt då belastningen överstiger flytgränsen. Detta visar sig i figur 10 i att förskjutningskurvan initialt följer referensfallet. En sänkt ballaststyvhet ger däremot en större förskjutning redan från början. Däremot får det en mindre inverkan på sektionskraften: den kraft som temperaturutvidgningen av rälen inducerar måste tas upp oavsett vilken styvhet ballasten har. Den marginella höjning av sektionskraften man ser initialt i figur 9 beror sannolikt på att den minskade styvheten leder till att kraftens fördelning över närliggande sliprar minskar. 14
Numerisk prediktering av uppkomst av solkurvor 5.2 Preliminärt kriterium för uppkomst av solkurvor Baserat på parameterstudien ovan kan man tänka sig två kriterier för när solkurvor kan anses ha uppkommit: 1. När sidostyvheten hos den mest förskjutna slipern minskar. Detta kan, i någon mening, ses som en gränslast. 2. När den laterala förkjutningen överstiger ett (a priori) givet värde. Även om detta tillstånd inte definitionsmässigt motsvarar en gränslast kommer spårläget att bli så dåligt att trafikering av spåret kommer att orsaka höga lateralkrafter vilka i sin tur ökar deformationerna Ett pragmatiskt angreppssätt är att använda dessa kriterier parallellt. Olika scenarier kan då analyseras och jämföras och acceptabla förhållanden definieras. 5.3 Sammanfattning av studien och förslag på fortsatt arbete En numerisk modell för prediktering av solkurvor har tagits fram liksom ett skript för att underlätta genererandet av indata till numeriska analyser. Själva finita element-analysen har utförts i det kommersiella finita elementprogrammet Abaqus. En första parameterstudie har genomförts. Studien visar att en linjär knäckningsanalys är oanvändbar för att definiera tillåtna rältemperaturer. Istället måste en icke-linjär analys genomföras. Resultaten av denna analys kan sedan analyseras med avseende på strukturmjuknande och laterala deformationer för att definiera kritiska temperaturer. Rutiner för att genomföra och utvärdera sådana analyser har tagits fram. Resultaten från den preliminära parameterstudien visar på känsligheten för variationer i nyckelparametrar. Därutöver har det framtagna analyspaketet visat sig vara mycket kraftfullt. Generering av numerisk modell och simuleringar tar några minuter. Det bör nämnas att den tid som fanns till förfogande för en parameterstudie var begränsad. Studien skall därför mest ses som en demonstration av de möjligheter som finns. Notera även att simuleringarna utfördes med en hög initialförskjutning (5 mm amplitud) för att få tydliga effekter. I en fortsättning bör parameterstudien utökas till fler nivåer. Därutöver bör inverkan av ett antal viktiga faktorer såsom laterala laster, veka och styva spåravsnitt, m.m. undersökas. Detta innebär att indatagenererings-skriptet Presol delvis måste kompletteras. Slutligen bör samverkan mellan de utvalda parametrarna studeras. En sådan studie ger, tillsammans med de resultat som presenteras här, ett mycket gott underlag för utformandet av föreskrifter och strategier för att motverka uppkomsten av solkurvor. Referenser [1] Erland Johnson, Gunnar Kjell, Lars Jacobsson & Robert Lillbacka, Anders Ekberg & Elena Kabo: Lateral spårstabilitet – slutrapport, Chalmers Applied Mechanics, 2007, 31 pp 15
Page 1: Forskningsrapport 2007:02 Numerisk
Page 4 and 5: Numerisk prediktering av uppkomst a
Page 20: Numerisk prediktering av uppkomst a

Numerisk prediktering av uppkomst av solkurvor — modellering ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?