ИСТИНА

страницы) Проект направлен на развитие научных основ и разработку математических моделей образования дефектов и контактно-усталостных повреждений в рельсах нового поколения ДТ (с дифференцированным упрочнением) с целью определения их ресурса, а также рациональных границ повышения осевых нагрузок грузовых вагонов и перспектив расширения полигона обращения тяжеловесных и длинносоставных поездов. При выполнении проекта будут проведены исследования объемной и поверхностной микроструктуры рельсов нового поколения ДТ методами электронной и атомно-силовой микроскопии; разработаны математические модели их изнашивания и контактно-усталостного разрушения с учетом особенностей их микроструктуры, наличия остаточных напряжений после термической обработки и холодной правки, микроструктуры поверхности, определяемой способом ее обработки (фрезерования и шлифования в процессе эксплуатации); рассмотрены конкурирующие механизмы разрушения приповерхностных слоев рельсов: изнашивание, накопление контактно-усталостных повреждений и установлены преимущественные механизмы разрушения при различных условиях контактного взаимодействия, определяемых особенностями эксплуатации (радиусами кривых и осевыми нагрузками, состоянием рельсового пути и т.д.).

The project is aimed at the development of scientific foundations and mathematical models for the formation of defects and contact fatigue damages in new generation rails (with differentiated hardening) in order to determine their resource, as well as rational boundaries for increasing the axle loads of freight cars and the perspectives for expanding the range of heavy and long-range trains. In the course of the project, the volume and surface microstructure of the new generation rails will be investigated using electron and atomic force microscopy; mathematical models of their wear and contact fatigue failure would be developed, taking into account the peculiarities of their microstructure, the presence of residual stresses after heat treatment and cold dressing, the microstructure of the surface, determined by the way of its production (milling and grinding during operation); competing mechanisms of destruction of near-surface layers of rails: wear, accumulation of contact fatigue damages, and primary failure mechanisms are established under various conditions of contact interaction, determined by operating characteristics (curve radii and axial loads, track condition, etc.).

Будут созданы комплексные модели образования дефектов рельсов нового поколения (ДТ), рассматривающие накопление контактно-усталостных повреждений, изнашивание и учитывающие: • параметры нагруженности рельсов в кривых и прямых участках пути, в том числе для условий тяжеловесного движения; • наличие в рельсе остаточных напряжений после термообработки и холодной правки; • микроструктуру поверхности рельса, определяемую способом ее обработки (фрезерования и шлифования); • неоднородность прочностных характеристик по объёму материала рельса; • конкуренцию механизмов изнашивания и накопления поврежденности в поверхностных слоях рельса в условиях фрикционного взаимодействия; • влияние внешних условий эксплуатации (наличие в области контакта промежуточного слоя, обусловленного, в частности, применением лубрикации, модификаторов трения и т.д.), плана пути (прямые и кривые участки); осевых нагрузок и массы состава; • образования местного смятия в зоне пониженной твердости сварных стыков рельсов бесстыкового пути.

Коллектив, сформированный для выполнения проекта, имеет опыт совместной работы, направленной на моделирование контактного взаимодействия (в том числе качения с проскальзыванием) колеса с рельсом при изменяющихся нагрузках, действующих в области контактного взаимодействия, обусловленных строением и планом пути и динамикой движения состава (трибодинамическая модель). Кроме того, в лаборатории трибологии ИПМех РАН разработаны подходы к исследованию процесса накопления контактно-усталостных повреждений в железнодорожном колесе, взаимодействующем с рельсом (договор с ВНИИЖТ, 2006 г.), а также влияния на этот процесс изнашивания колеса. При решении задачи учитывалась изменчивость параметров контактного взаимодействия, связанная с блужданиями точки первоначального касания по поверхности головки рельса, а также изменение профиля колеса, возникающее при неравномерном износе. Исследовано влияние типа износа (равномерный и неравномерный) на скорость накопления контактно-усталостных повреждений под поверхностью колеса. Разработанные подходы являются оригинальными и не основаны на применении стандартных вычислительных алгоритмов.