Metodologia para quantificação do efeito da pressão de contato em trilhos sujeitos à passagem de uma família de rodas.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Higa, Debora Naomi
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Contact; Contact mechanics; Contato; Ferrovias; Master-master; Mecânica do contato; mMaster-master; Optimization; Otimização; Roda-trilho; Rodas; Transporte de carga; Trilhos; Wheel/rail
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-14092020-095005/

A interação de contato entre a roda e o trilho em uma ferrovia tem forte influência no desempenho de todo o sistema ferroviário. Durante a operação, fenômenos indesejáveis podem ocorrer devido aos esforços que ocorrem no contato roda-trilho, como desgaste, fadiga por contato de rolamento, descarrilamento, entre outros. Os esforços no contato roda-trilho variamde acordo com as condições da via e da geometria dos perfis envolvidos. Há diversos modelos disponíveis para identificar a posição, a área de contato e os esforços envolvidos. No âmbito ferroviário, alguns processos de análise da interação roda-trilho foram desenvolvidos, dentre eles, um dos principais é o pummelling, que fornece uma medida de acúmulo de efeitos gerados em um par de trilhos devido à atuação de uma população de rodas com diferentes perfis geométricos. O objetivo do presente trabalho é elaborar uma metodologia para avaliar o acúmulo de dano na estrutura de um par de trilhos baseada na metodologia pummelling. A primeira etapa do desenvolvimento do modelo consiste na descrição e parametrização geométrica dos perfis de rodas e trilhos. Em seguida, apresenta-se o desenvolvimento do modelo de contato quase estático, que utiliza a formulação master-surface to master-surface, porém com adaptações para o caso bidimensional, possibilitando obter solução analítica para o problema local de contato. Este modelo, utilizado para determinar a posição do contato, também é capaz de lidar com situações em que há mais de uma interação pontual e em que há superfície não convexa no contato. De posse da localização do contato e das características da via e do veículo em operação, as tensões normais advindas do contato podem ser avaliadas com base na teoria de Hertz, dentre outras metodologias disponíveis. Como resultados, são gerados diagramas de pressão acumulada no par de trilhos, causadas pela atuação da população de rodas considerada. Um dos requisitos do presente projeto é a implementação do modelo em um programa computacional capaz de avaliar a interação roda-trilho de modo rápido - por ser um modelo bidimensional com poucos graus de liberdade - e gerar resultados realísticos - pois utiliza geometria de perfis reais. Os resultados obtidos neste modelo poderão ser utilizados como base para otimização de perfis de trilhos em trabalhos futuros.