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Publicação
Railway Track Numerical Modelling with Geogrid Incorporation
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 8.22 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Although rail transportation is one of the oldest ways of transportation, it is still seen as one
of the major components toward the implementation of green cities, green transportation.
And due to many advantages to the alternatives, growth in research and investment has
been observed in the past decades. With the tools available today, a considerable part of
the research, not only structural mechanics but in many other of the engineering world, is
conducted with the aid of computational models.
This dissertation aims at: developing a fully parametric numerical model of the railway
track using ANSYS, allowing the study of different particular track sections easily; including
a geogrid in the model and evaluate its influence on the railway track behaviour.
The development of the numerical model with ANSYS Parametric Design Language
(APDL) code goes through many stages, namely the definition of: geometry, material model,
mesh/elements and boundary conditions. Then, static and transient analyses are carried
out to compare the vertical displacement as well as the settlement in short-term (50 cycles)
with a full-scale laboratory model results.
The laboratory model results are used to compare with simulations with different material
model characteristics, namely the initial yield stress and tangent modulus used to
define the initiation and progression of plastic deformation of the ballast and sub-ballast
layers.
The short-term numerical model behaviour achieved is very close to the laboratory model
which, with all the parameters made available, means that it is, in theory, possible to reliably
simulate many particular railway track sections. Moreover, the incorporation of the geogrid
in the model is tested with different characteristics and brought, as intended and expected,
an improvement in permanent vertical settlement results.
Embora o transporte ferroviário seja uma das formas mais antigas de transporte, ainda é vista como uma componente chave no caminho para cidades e transportes mais amigos do ambiente. Devido às muitas vantagens quando comparado com as alternativas, tem-se observado nas últimas décadas um crescimento na investigação e investimento nesta área. Com as ferramentas hoje disponíveis, uma parte considerável da investigação, não só no campo da mecânica estrutural mas em muitos outros do mundo da engenharia, é realizada com a ajuda de modelos computacionais. O objetivo desta dissertação é: desenvolver um modelo numérico totalmente paramétrico da via férrea utilizando ANSYS que permita o estudo de diferentes secções específicas da via; incorporar uma geogrelha no modelo e avaliar a sua influência no comportamento da via-férrea. O desenvolvimento do modelo numérico com código ANSYS Parametric Design Language (APDL) passa por muitas etapas, nomeadamente a definição de: geometria, modelo de material, malha/elementos e condições de fronteira. Análises estáticas e transientes são realizadas para comparar o deslocamento vertical, bem como o assentamento a curto prazo do carril (50 ciclos) com os resultados de um modelo de laboratório à escala real. Os resultados do modelo de laboratório são utilizados para comparar com simulações com diferentes características de modelo de material, nomeadamente a tensão de cedência inicial e o módulo tangente utilizados para definir o início e a progressão da deformação plástica das camadas de balastro e sub-balastro. O comportamento a curto prazo do modelo numérico é muito próximo do modelo de laboratório o que, com todos os parâmetros disponibilizados, aponta que é, em teoria, possível simular de forma fiável troços específicos de diversas vias férreas. Além disso, a incorporação da geogrelha no modelo é testada com várias características diferentes e trouxe, como pretendido e esperado, uma melhoria nos resultados de assentamento vertical permanente.
Embora o transporte ferroviário seja uma das formas mais antigas de transporte, ainda é vista como uma componente chave no caminho para cidades e transportes mais amigos do ambiente. Devido às muitas vantagens quando comparado com as alternativas, tem-se observado nas últimas décadas um crescimento na investigação e investimento nesta área. Com as ferramentas hoje disponíveis, uma parte considerável da investigação, não só no campo da mecânica estrutural mas em muitos outros do mundo da engenharia, é realizada com a ajuda de modelos computacionais. O objetivo desta dissertação é: desenvolver um modelo numérico totalmente paramétrico da via férrea utilizando ANSYS que permita o estudo de diferentes secções específicas da via; incorporar uma geogrelha no modelo e avaliar a sua influência no comportamento da via-férrea. O desenvolvimento do modelo numérico com código ANSYS Parametric Design Language (APDL) passa por muitas etapas, nomeadamente a definição de: geometria, modelo de material, malha/elementos e condições de fronteira. Análises estáticas e transientes são realizadas para comparar o deslocamento vertical, bem como o assentamento a curto prazo do carril (50 ciclos) com os resultados de um modelo de laboratório à escala real. Os resultados do modelo de laboratório são utilizados para comparar com simulações com diferentes características de modelo de material, nomeadamente a tensão de cedência inicial e o módulo tangente utilizados para definir o início e a progressão da deformação plástica das camadas de balastro e sub-balastro. O comportamento a curto prazo do modelo numérico é muito próximo do modelo de laboratório o que, com todos os parâmetros disponibilizados, aponta que é, em teoria, possível simular de forma fiável troços específicos de diversas vias férreas. Além disso, a incorporação da geogrelha no modelo é testada com várias características diferentes e trouxe, como pretendido e esperado, uma melhoria nos resultados de assentamento vertical permanente.
Descrição
Palavras-chave
Railway Finite Element Method Numerical model Parametric model ANSYS Parametric Design Language Geogrid