Um modelo de elemento discreto do teste de torção a alta pressão para avaliar o efeito das características das partículas na interface

Resumo Partículas de areia têm sido usadas desde os primeiros estágios da indústria ferroviária para aumentar a adesão no contato roda-trilho. No entanto, há uma compreensão limitada de como as características das partículas de areia afetam o desempenho tribológico do contato roda-trilho. Neste trabalho, o teste de torção a alta pressão utilizado como uma simulação em pequena escala da interface é modelado numericamente usando o método de elementos discretos (DEM). O modelo DEM é então utilizado para investigar o efeito de diferentes características das partículas no desempenho de atrito do contato roda-trilho, que pode fornecer mais insights sobre observações micromecânicas. Os efeitos de várias características das partículas, incluindo seu tamanho, seu número, o número de fragmentos em que as partículas se quebram e os parâmetros que definem o comportamento das ligações entre os fragmentos das partículas no coeficiente de tração (COT) são sistematicamente investigados. Os resultados mostram que, em contatos secos, o coeficiente de tração diminui quando o tamanho ou o número de partículas de areia aumenta. Isso pode ser atribuído à formação de faixas de cisalhamento fracas entre os fragmentos. Investigações adicionais são necessárias para contatos molhados e contaminados com folhas. Também foi constatado que o COT é mais sensível à rigidez da ligação entre os fragmentos de uma partícula quebrada em comparação com a resistência da ligação. Um valor limite para a resistência da ligação foi identificado, além do qual as partículas de areia exibiram um comportamento dúctil em vez da fratura frágil esperada. As descobertas deste estudo podem ser úteis para pesquisas futuras sobre gestão de adesão no contato roda-trilho, e a abordagem de modelagem pode ser ampliada para o contato total.