<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">vestniktgasu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1607-1859</issn><issn pub-type="epub">2310-0044</issn><publisher><publisher-name>Tomsk State University of Architecture and Building</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.31675/1607-1859-2024-26-5-198-211</article-id><article-id custom-type="edn" pub-id-type="custom">TPUUFV</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">vestniktgasu-1874</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ENGINEERING AND CONSTRUCTION OF ROADS, SUBWAYS, AIRDROMES, AND TUNNELS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Анализ усталостной прочности подкладки рельсового скрепления</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Fatigue Strength Analysis of Rail Fastening Baseplate</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Герасимов</surname><given-names>С. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Gerasimov</surname><given-names>S. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Герасимов Сергей Иванович, докт. техн. наук, профессор</p><p>630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Sergei I. Gerasimov, DSc, Professor</p><p>191, Dusi Kovalchuk Str., 630049, Novosibirsk</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Тихомиров</surname><given-names>В. М.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Tikhomirov</surname><given-names>V. М.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Тихомиров Виктор Михайлович, докт. техн. наук, доцент</p><p>630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Victor M. Tikhomirov, DSc, A/Professor</p><p>191, Dusi Kovalchuk Str., 630049, Novosibirsk</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Попов</surname><given-names>А. М.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Popov</surname><given-names>A. М.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Попов Анатолий Михайлович, докт. техн. наук, профессор</p><p>630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Anatolii M. Popov, DSc, Professor</p><p>191, Dusi Kovalchuk Str., 630049, Novosibirsk</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Сибирский государственный университет путей сообщения</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Siberian Transport University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>10</month><year>2024</year></pub-date><volume>26</volume><issue>5</issue><elocation-id>198–211</elocation-id><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Герасимов С.И., Тихомиров В.М., Попов А.М., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Герасимов С.И., Тихомиров В.М., Попов А.М.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Gerasimov S.I., Tikhomirov V.М., Popov A.М.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1874">https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1874</self-uri><abstract><p>Актуальность. Элементы верхнего строения железнодорожного пути преимущественно испытывают переменные во времени эксплуатационные воздействия. Как следствие, это сопровождается зарождением и накоплением в них усталостных повреждений. Дефекты промежуточных рельсовых скреплений достаточно сложно идентифицировать методами дефектоскопии, что может стать причиной разрушения некоторых деталей. В частности, подкладки рельсовых скреплений достаточно часто выходят из строя вследствие недостаточной усталостной прочности.Данная проблема является предметом исследования настоящей статьи. Для проведения анализа усталостной прочности подкладки построена математическая модель ее деформирования, реализованная методом конечных элементов.В железнодорожном пути стальная подкладка опирается на шпалу через резиновую прокладку. Поэтому для расчетов напряженно-деформированного состояния подкладки выбрана модель плиты переменной толщины, опирающейся на нелинейно-упругое основание. В свою очередь основание моделировалось набором стержней, имеющих нелинейную диаграмму деформирования, параметры которой определялись по результатам испытаний резиновой прокладки на сжатие.Методы. Разработанная математическая модель реализована в программном комплексе COSMOS, в среде которого проведен конечно-элементный анализ напряженно-деформированного состояния подкладки при различных силовых воздействиях: переменная во времени нагрузка со стороны груженого подвижного состава и монтажные усилия от прикрепления подкладки к шпале и к рельсу.Результаты. По результатам расчета получены параметры циклического нагружения в опасных точках подкладки и проведена оценка ее долговечности при различном значении силовых воздействий. При этом учтена неравномерность осадки пути, а также расстройство болтовых соединений рельсового скрепления. Определено влияние этих факторов на фактические нагрузки, действующие на рельсовое скрепление.Получено, что ресурс подкладки в основном зависит от значения эксплуатационной динамической нагрузки. </p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Superstructural elements of a railway track experience dynamic loads varying over time. As a consequence, this is accompanied by the initiation and accumulation of fatigue damages. Defects in intermediate rail fastening are quite difficult to identify using flaw detection methods, and some can be destructed. In particular, rail fastening baseplates often fail due to insufficient fatigue strength.Purpose: To investigate the fatigue strength of rail fastening baseplate.Methodology: Development of the mathematical model of deformation based on the finite element method (FEM). Strength analysis of the baseplate using the model of a variable-thickness slab resting on a nonlinear elastic foundation. The latter is modeled by a set of rods with nonlinear deformation and parameters determined by compression tests of the baseplate. A mathematical model developed in COSMOS software for the FE analysis of the stress-strain state of the baseplate at a time-varying load from rolling equipment and assembly forces from attaching the baseplate to the sleeper and rail.Research findings: The cyclic loading parameters are obtained at dangerous points of the baseplate and its durability is analyzed at different loads with respect to unevenness of track settlement and failure of bolt connections of rail fasteners. The influence of these factors on actual loads on the rail fastener is determined. It is found that the service life of the baseplate mainly depends on the dynamic load.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>подкладка рельсового скрепления</kwd><kwd>нелинейно-упругое основание</kwd><kwd>метод конечного элемента</kwd><kwd>усталостная прочность</kwd><kwd>долговечность</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>rail fastening baseplate</kwd><kwd>nonlinear elastic foundation</kwd><kwd>finite element method</kwd><kwd>fatigue strength</kwd><kwd>durability</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лысюк В.С., Желанин Г.Г., Кузнецов В.В. Как повысить надежность пути // Путь и путевое хозяйство. 2002. № 4. С. 8–15.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lysyuk V.S., Zhelanin G.G., Kuznetsov V.V. How to Increase Track Reliability. Put' i putevoe khozyaistvo. 2002; (4): 8–15. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карпущенко Н.И., Антонов Н.И. Совершенствование рельсовых скреплений. Новосибирск : Изд-во СГУПС, 2003. 299 с. EDN: QNQXVP</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Karpuschenko N.I., Antonov N.I. Improvement of Rail Fastenings. Novosibirsk, 2003. 300 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карелин Т.Д., Полянская А.В., Тихомиров В.М. Влияние неравномерности осадки железнодорожного пути на взаимодействие рельса и шпал // Дни науки 2023 : материалы Регионального форума. Новосибирск, 2023. С. 180–185. EDN: GHCSCH</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Karelin T.D., Polyanskaya A.V., Tikhomirov V.M. Influence of Uneven Settlement of the Railway Track on Rail-Sleeper Interaction. In: Proc. Regional Forum ‘Science Days’. Novosibirsk, 2023. Pp. 180–185. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Горбунов-Посадов М.И., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкций на упругом основании. Москва : Стройиздат, 1984. 679 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gorbunov-Posadov M.I., Malikova T.A., Solomin V.I. Structural Analysis of Elastic Foundation. Moscow: Stroyizdat, 1984. 678 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Коробейников С.Н. Нелинейное деформирование твердых тел. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2000. 262 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Korobeinikov S.N. Nonlinear Deformation of Solids. Novosibirsk, 2000. 262 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карпущенко Н.И., Котова И.А., Осипов В.Г. Расчет пути на прочность, устойчивость и надежность. Новосибирск : Изд-во СГУПС, 2010. 119 с. EDN: QNWMBZ</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Karpuschenko N.I., Kotova I.A., Osipov V.G. Strength, Stability and Reliability Analysis of Rail Way. Novosibirsk, 2010. 119 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Одинг И.А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов. Москва : Машгиз, 1962. 260 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Oding I.A. Permissible Stresses in Mechanical Engineering and Cyclic Strength of Metals. Moscow: Mashgiz, 1962. 260 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Альбрехт В.Г. К вопросу о вертикальной жесткости рельсовых скреплений // Совершенствование конструкций пути и стрелочных переводов. Москва, 1973. С. 63–77.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Albrecht V.G. Towards Vertical Rigidity of Rail Fastenings In: Improving Track Design and Turnouts. Мoscow, 1973. Pp. 63–77. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. Москва : Машиностроение, 1993. 364 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kogaev V.P. Strength Analysis under Time-Varying Stresses. Moscow: Mashinostroenie, 1993. 364 p. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Антонов Н.И., Карпущенко Н.И. Расчеты подкладки скрепления БПУ при различных конструктивных изменениях // Напряжения и деформации в железнодорожных конструкциях : межвуз. сб. науч. трудов. Новосибирск, 1988. С. 11–18.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Antonov N.I., Karpuschenko N.I. Strength Analysis of Rain Fastening Baseplate at Different Design. In: Stress and Strain in Railway Structures. Novosibirsk, 1988. Pp. 11–18. (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">ГОСТ 25.504–82. Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости. Москва : Изд-во стандартов, 1982. 55 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">GOST 25.504–82. Strength Analysis and Tests. Methods for Calculating Fatigue Resistance. Moscow: Izd-vo standartov, 1982. 55 p (In Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
