Энергетический подход к решению задачи взаимодействия колеса и рельса для железнодорожного пути оперативного развертывания

На основе предложения формирования железнодорожного пути оперативного развертывания без балласта с применением подрельсового основания с вязкоупругим элементом, принудительно наполняемым жидкостью Ньютона и укладываемым на неподготовленную поверхность без балласта, приводится пример расчета взаимодействия колеса и рельса с этим элементом на основе энергетического метода. Обосновывается возможность применения конструкции подрельсового устройства для оперативной укладки железнодорожного пути в сложных условиях на неподготовленную поверхность без балластного слоя пути. Рассматривается упругое динамическое воздействие колеса на рельс с начальными скоростями по подрельсовому основанию в виде короба с оболочками, уложенного на неподготовленную поверхность. Кинетическая энергия колеса, ударяющего о рельс, уложенный на предлагаемое подрельсовое основание, переходит не только в потенциальную энергию деформации, но и в энергию волновых и колебательных процессов. Для повышения точности решения задачи динамического воздействия учитывается переход части энергии в энергию местных деформаций в контактной области колеса с рельсом. В течение короткого промежутка времени после касания колеса с некоторой скоростью все элементы рельса приобретают некоторую скорость деформации. Предполагается, что в момент касания колеса рельс не изменяет свою первоначальную форму, а уменьшение скорости колеса происходит за счет местного деформирования контактирующих тел; данный период удара будет длиться до выравнивания скоростей двух тел, после чего начнется изменение формы срединной поверхности рельса, моделируемого балкой типа Бернулли - Эйлера. Поскольку кинетическая энергия колеса переходит в потенциальную энергию изгиба, при расчете масса ударяемого тела учитывается как нагрузка колеса на рельс.