Fatigue crack initiation life prediction for railway axle of MC cargo wagon
Email:
datvt@utc.edu.vn
Keywords:
railway axle, cargo wagons, fatigue crack initiation life, nominal stress-life method, finite element model, structural dynamics analysis
Abstract
In order to predict fatigue crack initiation life of railway axle of MC cargo wagons, the structural dynamics analysis of finite element model of wheel-axle assembly was carried out under load time histories with the effects of vertical dynamic load factor and contact stress of interference fit between wheel and axle are considered. The stress time histories, as the results of structural dynamics analysis, were used to calculate the fatigue life of railway axle based on the nominal stress-life method. The S-N curve of material was established and corrected by using Goodman formula and p(%) probability of survival. The calculate results show that: with p(95%) probability of survival or railway wagons speed of 60 km/h, the railway axle ensures design life requirements according to QCVN 87: 2015/BGTVT.References
[1]. S. Beretta, M. Carboni, S. Cantini, A. Ghidini, Application of Fatigue Crack Growth Algorithms to Railway Axles and Comparison of Two Steel Grades, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 218 (2004) 317-326. https://doi.org/10.1243/0954409043125888
[2]. R. Lundén, T. Vernersson, A. Ekberg, Railway Axle Design: To be Based on Fatigue Initiation or Crack Propagation?, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 224 (2010) 445-453. https://doi.org/10.1243/09544097JRRT384
[3]. L. H. Zhao, K. L. Zhang, H. J. Zhang, Stress Spectrum Analysis and Fatigue Life Prediction about Wheel Axle of High-Speed Power Car, Journal of Traffic and Transportation Engineering, 8 (2008) 27-32.
[4]. M. Novosad, R. Fajkos, B. Reha, R. Reznicek, Fatigue Tests of Railway Axles, Procedia Engineering, 2 (2010) 2259-2268. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2010.03.242
[5]. M. Filippini, M. Luke, I. Varfolomeev, D. Regazzi, S. Beretta, Fatigue Strength Assessment of Railway Axles Considering Small-Scale Tests and Damage Calculations, Procedia Structural Integrity, 4 (2017) 11-18. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2017.07.013
[6]. Đỗ Đức Tuấn, Đánh giá độ bền và độ bền mỏi kết cấu giá xe, giá chuyển hướng và trục bánh xe đầu máy diesel, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2005
[7]. Phạm Lê Tiến, Nghiên cứu đánh giá độ bền và tuổi thọ mỏi của khung giá chuyển hướng và trục bánh xe đầu máy D19E vận dụng trên đường sắt Việt Nam, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Đại học Giao thông Vận tải, 2011. http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=cl&cl=CL1&sp=TTcFfqzJsYMe
[8]. Đỗ Đức Tuấn, Vũ Tuấn Đạt, Đánh giá tuổi thọ mỏi cho khung giá chuyển hướng của toa xe hàng MC, Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, 70 (2019) 1-10. https://doi.org/10.25073/tcsj.70.1.1
[9]. TCVN 9535-3:2012, Phương tiện giao thông đường sắt – Vật liệu đầu máy toa xe – Phần 3: Trục của đầu máy và toa xe – Yêu cầu về chất lượng, 2012.
[10]. TCVN 9535-6:2012, Phương tiện giao thông đường sắt – Vật liệu đầu máy toa xe – Phần 6: Bánh xe liền khối của đầu máy và toa xe – Yêu cầu kỹ thuật khi cung cấp, 2012.
[11]. TCVN 9535-7:2012, Phương tiện giao thông đường sắt – Vật liệu đầu máy toa xe – Phần 7: Bộ trục bánh xe của đầu máy và toa xe – Yêu cầu về chất lượng, 2012.
[12]. F. Dikmen, M. Bayraktar, R. Guclu, Dynamic Analysis of Rail Vehicle Axle, Sadhana, 38 (2013) 265-280. https://www.ias.ac.in/article/fulltext/sadh/038/02/0265-0280
[13]. TCVN 9983:2013, Phương tiện giao thông đường sắt – Toa xe – Yêu cầu thiết kế, 2013.
[14]. W. X. Tao, Fatigue Life Prediction of Structures, China: National Defence Industry Press, 2003.
[15]. HBM – nCode, DesignLife – Theory Guide, Printed by HBM United Kingdom, 2013.
[16]. M. Matsuishi, T. Endo, Fatigue of Metals Subjected to Varying Stress, Japan Society of Mechanical Engineers, Jukvoka, Japan, 1968.
[17]. M. A Miner, Cumulative Damage in Fatigue, Journal of Applied Mechanics, 12 (1945) 159-164.
[18]. QCVN 87-2015-BGTVT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phương tiện giao thông đường sắt – Giá chuyển hướng toa xe – Yêu cầu kỹ thuật, 2015.
[2]. R. Lundén, T. Vernersson, A. Ekberg, Railway Axle Design: To be Based on Fatigue Initiation or Crack Propagation?, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 224 (2010) 445-453. https://doi.org/10.1243/09544097JRRT384
[3]. L. H. Zhao, K. L. Zhang, H. J. Zhang, Stress Spectrum Analysis and Fatigue Life Prediction about Wheel Axle of High-Speed Power Car, Journal of Traffic and Transportation Engineering, 8 (2008) 27-32.
[4]. M. Novosad, R. Fajkos, B. Reha, R. Reznicek, Fatigue Tests of Railway Axles, Procedia Engineering, 2 (2010) 2259-2268. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2010.03.242
[5]. M. Filippini, M. Luke, I. Varfolomeev, D. Regazzi, S. Beretta, Fatigue Strength Assessment of Railway Axles Considering Small-Scale Tests and Damage Calculations, Procedia Structural Integrity, 4 (2017) 11-18. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2017.07.013
[6]. Đỗ Đức Tuấn, Đánh giá độ bền và độ bền mỏi kết cấu giá xe, giá chuyển hướng và trục bánh xe đầu máy diesel, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2005
[7]. Phạm Lê Tiến, Nghiên cứu đánh giá độ bền và tuổi thọ mỏi của khung giá chuyển hướng và trục bánh xe đầu máy D19E vận dụng trên đường sắt Việt Nam, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Đại học Giao thông Vận tải, 2011. http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=cl&cl=CL1&sp=TTcFfqzJsYMe
[8]. Đỗ Đức Tuấn, Vũ Tuấn Đạt, Đánh giá tuổi thọ mỏi cho khung giá chuyển hướng của toa xe hàng MC, Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, 70 (2019) 1-10. https://doi.org/10.25073/tcsj.70.1.1
[9]. TCVN 9535-3:2012, Phương tiện giao thông đường sắt – Vật liệu đầu máy toa xe – Phần 3: Trục của đầu máy và toa xe – Yêu cầu về chất lượng, 2012.
[10]. TCVN 9535-6:2012, Phương tiện giao thông đường sắt – Vật liệu đầu máy toa xe – Phần 6: Bánh xe liền khối của đầu máy và toa xe – Yêu cầu kỹ thuật khi cung cấp, 2012.
[11]. TCVN 9535-7:2012, Phương tiện giao thông đường sắt – Vật liệu đầu máy toa xe – Phần 7: Bộ trục bánh xe của đầu máy và toa xe – Yêu cầu về chất lượng, 2012.
[12]. F. Dikmen, M. Bayraktar, R. Guclu, Dynamic Analysis of Rail Vehicle Axle, Sadhana, 38 (2013) 265-280. https://www.ias.ac.in/article/fulltext/sadh/038/02/0265-0280
[13]. TCVN 9983:2013, Phương tiện giao thông đường sắt – Toa xe – Yêu cầu thiết kế, 2013.
[14]. W. X. Tao, Fatigue Life Prediction of Structures, China: National Defence Industry Press, 2003.
[15]. HBM – nCode, DesignLife – Theory Guide, Printed by HBM United Kingdom, 2013.
[16]. M. Matsuishi, T. Endo, Fatigue of Metals Subjected to Varying Stress, Japan Society of Mechanical Engineers, Jukvoka, Japan, 1968.
[17]. M. A Miner, Cumulative Damage in Fatigue, Journal of Applied Mechanics, 12 (1945) 159-164.
[18]. QCVN 87-2015-BGTVT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phương tiện giao thông đường sắt – Giá chuyển hướng toa xe – Yêu cầu kỹ thuật, 2015.
Downloads
Download data is not yet available.
Received
11/02/2020
Revised
26/02/2020
Accepted
26/02/2020
Published
29/02/2020
Type
Research Article
How to Cite
Đỗ Đức, T., & Vũ Tuấn, Đạt. (1582909200). Fatigue crack initiation life prediction for railway axle of MC cargo wagon. Transport and Communications Science Journal, 71(2), 91-100. https://doi.org/10.25073/tcsj.71.2.4
Abstract Views
201
Total Galley Views
300
