En esta Tesis se aborda el estudio de la interacción dinámica de un
vehículo ferroviario con la vía a través de la incorporación en el modelado
de la flexibilidad de los elementos que componen el sistema. La dinámica
acoplada del vehículo con la vía determina algunos problemas importantes
de la ingeniería ferroviaria como son el ruido de rodadura y la generación de
determinados desgastes anormales de la rueda y del carril, lo cual afecta a la
seguridad, al impacto ambiental y al coste de la explotación.
Las principales contribuciones de esta Tesis se enmarcan en el
modelado del eje montado donde, además de la flexibilidad, se consideran
los efectos inerciales asociados al giro. Los trabajos realizados abarcan
desde la profundización en el campo de la Mecánica de Rotores en el que se
fundamentan los modelos del eje montado, hasta la aplicación a los casos de
interés industrial que las hipótesis adoptadas más avanzadas hacen posible
plantear.
Para la obtención de la ecuación del movimiento del eje se propone
una metodología para sólidos de revolución basada en el uso de un sistema
de coordenadas en el que, aprovechando la simetría axial, se utilizan las
geometrías deformadas modales en ejes fijos como base para definir el
desplazamiento de una partícula en función de su posición espacial en la
configuración no deformada (planteamiento modal Euleriano). Al estar
formulado en coordenadas espaciales fijas, el modelo es eficiente en
aquellos casos en los que hay interacción entre el sólido rotatorio con una
estructura no rotatoria, tal como corresponde al caso de un eje ferroviario
con la vía. Las hipótesis adoptadas permiten considerar tanto la dinámica
cuando el sólido describe una trayectoria arbitraria añadida al movimiento
de rotación como el efecto del amortiguamiento interno.
La adopción de un sistema de coordenadas de trayectoria que se
mueve según el eje de la vía en combinación con el planteamiento modal
Euleriano, han hecho posible obtener una formulación del eje montado en
curva cuyo coste computacional asociado es muy bajo. Para ello se
desarrolla la ecuación del movimiento adoptando la hipótesis de pequeños
desplazamientos con respecto al sistema de trayectoria, e incorporando un
modelo de contacto rueda-carril flexible basado en el método de penalti, que
considera los perfiles reales de la rueda y del carril. El modelado general del sistema se lleva a cabo adoptando técnicas
de subestructuración en las que los diferentes subsistemas se formulan de
manera separada, acoplándose posteriormente a través de las fuerzas que se
transmiten entre ellos. En el modelo de la vía se adoptan condiciones de
contorno cíclicas que reducen el efecto de borde asociado a la longitud finita
de ésta. Los modelos permiten la posibilidad de considerar tanto una vía
recta como una vía curva de radio constante.
Los trabajos muestran resultados asociados a determinados casos
prácticos que dan origen a la dinámica de alta frecuencia del sistema vía -
masas no suspendidas. Se abordan los efectos de las irregularidades de la
banda de rodadura y del camino de rodadura en el carril, tales como los
planos de rueda (o planos de bloqueo), la corrugación del carril (o desgaste
ondulatorio) y la presencia de defectos pseudoaleatorios de onda media o
corta (rugosidad). Las simulaciones presentadas en esta Tesis muestran el
cálculo de las tensiones en el cuerpo del eje y las fuerzas en el contacto
rueda-carril. / Martínez Casas, J. (2013). Modelos dinámicos avanzados de ejes ferroviarios [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34343
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/34343 |
| Date | 09 December 2013 |
| Creators | Martínez Casas, José |
| Contributors | Baeza González, Luis Miguel, Denia Guzmán, Francisco David, Universitat Politècnica de València. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales - Departament d'Enginyeria Mecànica i de Materials |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Source | Riunet |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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