Влияние вязкого элемента, включенного в систему масс упругих элементов железнодорожного пути, на его жесткость

Предмет исследований - подрельсовое основание, содержащее вязкий элемент. Цель исследования - оценка влияния на общую жесткость железнодорожного пути включения в его упругую систему (рельсы, шпалы, балласт и т. д.) вязкого элемента. Конструкция подрельсового основания с вязким элементом описывается обобщенной моделью Максвелла и содержит оболочку, наполняемую ньютоновой жидкостью, в частности, воздухом. Рассматривались пневматические оболочки с разной толщиной. Моделирование проводилось в среде конечно-элементного анализа. Построены математические модели участка пути с подрельсовым устройством, содержащим пневмооболочку. Результаты расчетов показали отсутствие резкого увеличения внутренних силовых факторов и концентрации напряжений в характерных сечениях пути при укладке подрельсового основания с пневматическим элементом. Изменение общей жесткости в вертикальной плоскости не привело к существенному изменению изгибных напряжений в кромках рельсов. При малой толщине оболочки изгибные напряжения в верхней области шпалы уменьшаются до 35 %, а в нижней области шпалы на 15 %. Максимальный рост изгибных напряжений в оболочках до 8 % наблюдается при резком перепаде толщин оболочек. Сжимающие напряжения на шпале в подрельсовой зоне увеличиваются при малой толщине оболочки устройства из-за перераспределения усилий на меньшее количество подрельсовых опор при изменении общей жесткости конструкции. Увеличение толщины оболочек до 40 см приводит к росту механических напряжений до 20 %, что является допускаемым значением с большим запасом. Применение подрельсовых оснований с вязким элементом рекомендуется для временного железнодорожного пути при его укладке взамен балласта и шпал, что позволяет оперативно уложить путь и также оперативно демонтировать его.