Numeryczna analiza wpływu cieczy na zmęczeniowy rozwój peknięcia typu "squat" w bieżni szyny kolejowej

Praca dotyczy mechanizmów rozwoju wypełnionego cieczą pęknięcia zmęczeniowego. Przedstawiono nowy model opisujący zachowanie się cieczy i jego wpływ na zmęczeniowy rozwój pęknięcia typu "squat" w bieżni szyny kolejowej. Przedstawiono porównanie wyników dla modelu w którym zakładano ciecz nie lepką z modelem w którym przyjęto model cieczy Newtonowskiej. Rozkład ciśnienia w cieczy wypełniającej szczelinę zależy od wymuszanej przetaczanym się obciążeniem zmiany geometrii szczeliny i opisanego równaniem Reynoldsa ruchu cieczy. Wyniki symulacji numerycznej obejmującej okres przetaczania koła nad szczeliną, przedstawiono w postaci wykresów chwilowych rozkładów prędkości cieczy, rozkładów ciśnienia i zmian wysokości szczeliny. Przedstawiono wpływ zmiany ciśnienia na historię zmian współczynnika intensywności naprężenia oraz prawdopodobne przyczyny rozwoju pęknięcia.

---

The paper deals with the mechanisms of the fatigue crack extension, which contains fluid. The new model was proposed. It describes behaviour of a fluid and its influence on fatigue crack extension. The crack is of the "squat" type and its located within the rail. The comparison of results of computations was made for two different fluids: non-viscous and Newtonian. Distribution of pressure in fluid depends on geometry change of crack, which is controlled by external loading from rolling wheel and on fluid flow, which is controlled by Reynolds equation. The results of numerical simulation cover the stage when is rolling over the crack. The results are demonstrated in the form of plots of temperatury fluid velocity distributions, pressure distributions and variation of the crack opening. The influence of the pressure variation on the history of stress intensity factor changes is presented. The possible reasons of crack extension are discussed.