Расчетное исследование собственных частот и форм колебаний рельса

В данной статье рассмотрена проблема оценки устойчивости бесстыкового пути при его температурном удлинении. Проанализирован разработанный специалистами АО «ВНИКТИ» способ определения напряженно-деформированного состояния различных упругих объектов на примере рельса бесстыкового участка пути. Суть указанного способа заключается в определении зависимости собственных частот колебаний рельса от приложенного продольного усилия. В качестве средства получения такой зависимости был выбран модальный анализ модели участка пути, произведенный с использованием метода конечных элементов. В статье изложена методика проведения расчетов собственных частот колебаний рельса, представлены описание созданной модели участка пути и ее свойства, определены контактные взаимодействия элементов модели и граничные условия. Выполнены расчеты по определению собственных частот и форм колебаний рельса, показаны первые четыре формы колебаний рельса, полученных расчетным и экспериментальным способами. Проведена оценка адекватности созданной модели участка пути посредством сравнения собственных частот и форм колебаний рельса, полученных расчетом, методами модального анализа и экспериментально при измерении колебаний на натурном объекте - рельсошпальной решетке, имеющей аналогичную модели конструкцию. В качестве критерия, позволяющего сравнивать полученные формы собственных колебаний рельса, было решено использовать расстояние между узлами колебаний. Для дальнейшего исследования выбрана первая форма колебаний. С применением созданной модели участка пути проведены расчеты и получена зависимость собственной частоты первой формы колебаний рельса от приложенного к нему продольного усилия. Полученная зависимость может быть использована в предложенном специалистами АО «ВНИКТИ» способе с целью определения действующего продольного усилия в рельсах на натурном участке бесстыкового пути.