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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Modelo numérico elastoplástico de rolamento para obtenção da vida em fadiga de rodas ferroviárias
Title Alternative: Elastoplastic numerical model of rolling to obtain the fatigue life of railroad wheels
Author: Lima, Eduardo de Abreu, 1990-
Advisor: Santos Júnior, Auteliano Antunes dos, 1963-
Abstract: Resumo: Este trabalho emprega o método de elementos finitos em um modelo numérico 3D para analisar o contato de rolamento entre rodas e trilhos ferroviários. Com as tensões calculadas nessa região, o estudo estima a vida em fadiga até o surgimento da trinca. Tais trincas, quando se propagam, dão origem ao problema de escamação superficial, que é um dos tipos de falhas de importância econômica significativa para as ferrovias. A roda ferroviária classe C é utilizada para este estudo. O modelo tem como principal contribuição à abordagem elastoplástica adicionando as tensões residuais provenientes do processo de tratamento térmico de rodas ferroviárias. O software ABAQUS foi utilizado para a formulação numérica do trabalho, em conjunto com técnicas especialmente desenvolvidas com o objetivo de reduzir o custo computacional sem perder a precisão dos resultados. Para validar os modelos, foi inicialmente desenvolvida uma abordagem elástica, com o modelo analítico de Hertz, além de comparações feitas com trabalhos com modelagens semelhantes. A vida em fadiga da roda até o surgimento da trinca foi determinada por meio do critério de fadiga de alto ciclo de Dang Van-modificado. Os resultados mostraram que, com a hipótese de que o raio da roda não varia durante o rolamento, o fenômeno de acomodação plástica ("shakedown") surgiu em poucos ciclos de carregamento. Com o campo de variação de tensões obtido foi possível estimar a vida de alto ciclo para a roda com e sem tensões residuais do processo de tratamento térmico

Abstract: This work uses the finite element method in a 3D numerical model to analyze the rolling contact between railway wheels and rails. With the stresses calculated in this region, the study estimates the life under fatigue until a crack arises. These cracks, when propagated, can give rise to shelling, which is one of the types of failures with significant economic importance for the railroad operation. The Class C railway wheel is employed in this study. The model has as its main contribution the elastoplastic approach, adding residual stresses from the thermal treatment process of railway wheels. The ABAQUS software is used for the numerical formulation in this work, in parallel with specially developed techniques to reduce the computational cost without causing loss of accuracy of the results. The results are compared with the Hertz analytical model and similar works employing elastic approach to justify the use of the chosen mesh. The fatigue life of the railway wheel until the crack arise is determined by of the high-cycle fatigue criterion of Dang Van-modified. With the hypothesis that the wheel radius does not change during rolling, the results show that the shakedown phenomenon arises in a few loading cycles. With the field of stress variation, the high cycle life for the wheel is estimated, both with and without residual stresses from the thermal treatment process
Subject: Método dos elementos finitos
Plasticidade
Rodas de vagões
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: LIMA, Eduardo de Abreu. Modelo numérico elastoplástico de rolamento para obtenção da vida em fadiga de rodas ferroviárias. 2018. 1 recurso online (117 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/331494>. Acesso em: 3 set. 2018.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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