Целью исследования является изучение напряженно-деформированного состояния рельсов с использованием компьютерных программ системы Autodesk Inventor, позволяющих моделировать условия, соответствующие производственным копровым испытаниям. Выбор автоматизированной системы обосновывается тем, что она позволяет проводить исследования с возможностью задания размеров, материала рельса, условий закрепления, нагружения и расположение дефектов. Используемое средство компьютерного моделирования, созданное на базе метода конечных элементов, дает возможность получения не только визуальной картины распределения напряжений по сечению, но и численных значений величин напряжения на определенном заданном расстоянии от оси симметрии исследуемого тела. Граничными условиями в работе при моделировании рельсового профиля для проведения испытаний являются: отсутствие смещений вдоль осей симметрии х, у и z, приложение нагрузки к ключевой точке, численно равной четвертой части полной величины, принимаемой при копровых испытаниях. Распределение нормальных напряжений по подошве рельса изучалось при помощи автоматизированных программ Ansys, Компас, Solidworks. Расчетные значения напряжений фиксировались на определенных расстояниях от плоскости симметрии до четвертой части основного размера рельса. Сравнение величин напряжений в контрольных точках вдоль линии подошвы рельса показало разницу в 8%, это объясняется тем, что тело, испытывающее нагрузку, в каждой программе, основанной на методе конечных элементов, представляется в виде сеток, размеры которых в каждой программе различны. Тем не менее, анализ полученных значений напряжений позволяет сделать вывод, что наибольшую опасность будут представлять дефекты, располагающие в середине профиля рельса, и они будут зависеть от коэффициента вязкости и марки механических свойств материала.

The purpose of this work is to study the stress-strain state of rails using computer programs of the Autodesk Inventor system, which allow simulating conditions corresponding to production pile-drive tests. The choice of an automated system is justified by the fact that it allows conducting research with the ability to specify the dimensions, material of the rail, fastening conditions, loading and location of defects. The computer modeling tool used, created on the basis of the finite element method, makes it possible not only to obtain a visual picture of the stress distribution over the section, but also numerical values of stress values at a certain specified distance from the axis of symmetry of the body under study. The boundary conditions in the work when modeling a rail profile for testing are: the absence of displacements along the symmetry axes x, y and z, the application of a load to the key point, numerically equal to a quarter of the full value taken during pile-drive tests. The distribution of normal stresses along the base of the rail was studied using automated programs Ansys, Compass, Solidworks. The calculated stress values were recorded at certain distances from the plane of symmetry to the fourth part of the main size of the rail. A comparison of the stress values at control points along the rail foot line amounted to a difference of 8%, this is explained by the fact that the body experiencing the load in each program based on the finite element method is represented as a mesh, the dimensions of which each program has its own. However, analysis of the obtained stress values allows us to conclude that the greatest danger will be caused by defects located in the middle of the rail profile and will depend on the viscosity coefficient and the grade of mechanical properties of the material.