Determining the stress-strain state of the elastic clip of rail fastening W30

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The article provides performance evaluation of the elastic clip of intermediate rail fastening during their strength characteristics assessment. In modern conditions this issue is solved by modelling using the finite element method. In order to obtain reliable calculation results, the authors carry out verification of the finite element model. The purpose of the article is to model Skl 14 elastic clip of W30 intermediate rail fastening, as well as to verify the obtained results of the clip under static loading on the test bench by strain-gauging method.

Materials and methods. For stress-strain modelling the researchers developed a finite element model of the elastic clip, which includes 450,000 elements of the tetrahedron type of size 1 mm and 90,000 nodes. In order to verify the developed model and the calculation results, laboratory tests of full-scale terminal were carried out while determining tangentional and bending stresses by strain-gauging method of a full-scale clip were performed while determining torsional and bending stresses by the strain-gauging method. Sensors with base of l = 5 mm for recording tangential stresses due to torsion were glued at 45º on diametrically opposite sections of the bar on the outer and inner radii in the zones of technological bends of the elastic clip. Sensors were glued on the upper part of the outer transverse sections of the elastic clip to register bending stresses.

Results. Virtual and experimental calibration of the elastic clip was performed. Calculation tests were conducted to determine tangential, bending and equivalent stresses. They showed that the highest level of equivalent stresses is observed in the zones of technological bends. A comparative analysis of calculated and experimental values of stresses at measuring points was performed.

Discussion and conclusion. The average value of discrepancies for 13 test points was 10.1%, which allows to conclude that the developed finite element model of Skl 14 elastic clip with a sufficient accuracy for practical application could be used to determine its stress-strain state, and the stress levels may become standards for the development of new clip designs. It is advisable to continue studies of the stress-strain state of elastic clips under operating conditions with the determination of speed influence, axial load, undercarriage design, condition of wheel pairs and tread of rails, as well as to use the applied analysis methodology.

About the authors

Valery S. Kossov

Research, Design and Technology Institute of Rolling Stock

Author for correspondence.
Email: krasnov-og@vnikti.com

Dr. Sci. (Eng.), Professor, General Director

Russian Federation, Kolomna

Oleg G. Krasnov

Research, Design and Technology Institute of Rolling Stock

Email: krasnov-og@vnikti.com

Dr. Sci. (Eng.), Head of Track and Special Rolling Stock Department

Russian Federation, Kolomna

Maksim V. Timakov

Research, Design and Technology Institute of Rolling Stock

Email: krasnov-og@vnikti.com

Head of Strength Calculation Laboratory

Russian Federation, Kolomna

Andrey L. Protopopov

Research, Design and Technology Institute of Rolling Stock

Email: krasnov-og@vnikti.com

Cand. Sci. (Eng.), Leading Researcher

Russian Federation, Kolomna

Sergey V. Chunin

Research, Design and Technology Institute of Rolling Stock

Email: krasnov-og@vnikti.com

Cand. Sci. (Eng.), Head of Fatigue Testing Laboratory

Russian Federation, Kolomna

Maksim A. Litvinov

Research, Design and Technology Institute of Rolling Stock

Email: krasnov-og@vnikti.com

Research Scientist

Russian Federation, Kolomna

References

  1. Прокопенко О. С. Эксплуатация рельсовых скреплений на сети и новые разработки // Путь и путевое хозяйство. 2023. № 2. С. 12–16. EDN: https://elibrary.ru/bjtkvq. Prokopenko O. S. Operation of rail fastenings on the network and new developments. Railway track and track facilities. 2023;(2):12–16. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/bjtkvq.
  2. Ермаков В. М. Скрепления для железобетонных шпал: требования, обоснования, оценка // Путь и путевое хозяйство. 2009. № 2. С. 9–16. EDN: https://elibrary.ru/ppdxrb. Ermakov V. M. Fastenings for reinforced concrete sleepers: requirements, justifications, assessment. Railway track and track facilities. 2009;(2):9–16. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/ppdxrb.
  3. Кириленков С. А. Опыт эксплуатации скреплений Vossloh и Pandrol на Октябрьской дороге // Путь и путевое хозяйство. 2015. № 8. С. 24–25. EDN: https://elibrary.ru/vbbpnx. Kirilenkov S. A. Operation experience of Vossloh and Pandrol fastenings on the Oktyabrskaya railway. Railway track and track facilities. 2015;(8):24–25. (In Russ.).
  4. Прокопенко О. С., Радыгин С. Ю., Низамиев М. Р. Перспективные решения для инфраструктурного комплекса // Путь и путевое хозяйство. 2020. № 8. С. 6–7. EDN: https://elibrary.ru/yqddsf. Prokopenko O. S., Radygin S. Yu., Nizamiyev M. R. Promising solutions for the system infrastructure. Railway track and track facilities. 2020;(8):6–7. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/yqddsf.
  5. Коссов В. С., Бидуля А. Л., Краснов О. Г. Нагруженность упругих клемм скрепления АРС-4 при тяжеловесном движении // Путь и путевое хозяйство. 2017. № 11. С. 20–23. EDN: https:// elibrary.ru/zssosb. Kossov V. S., Bidulya A. L., Krasnov O. G. Loading of elastic clips of fastenings ARS-4 during heavy-haul traffic. Railway track and track facilities. 2017;(11):20–23.(In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/zssosb.
  6. Ling L., Li W., Shang H., Xiao X., Wen Z., Jin X. Experimental and numerical investigation of the effect of rail corrugation on the behavior of rail fastenings. Vehicle System Dynamics. 2014;52(9):1211–1231. https:// doi.org/10.1080/00423114.2014.934844.
  7. Mohammadzadeh S., Ahadi S., Nouri M. Stress-based fatigue reliability analysis of the rail fastening spring clip under traffic loads. Latin American Journal of Solids and Structures. 2014;11(6):993–1011. https:// doi.org/10.1590/S1679-78252014000600006.
  8. Sadeghi J., Fesharaki M., Khajehdezfuly A. Influences of train speed and axle loads on life cycle of rail fastening clips. Transactions of The Canadian Society for Mechanical Engineering. 2015;39(1):1–11. https:// doi.org/10.1139/tcsme-2015-0001.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».