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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.3.2018.tde-01112018-150928
Document
Auteur
Nom complet
Paulo Roberto Refachinho de Campos
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2018
Directeur
Jury
Gay Neto, Alfredo (Président)
Júnior, Auteliano Antunes dos Santos
Martins, Clovis de Arruda
Titre en anglais
A rigid body and a master-master contact formulation for multibody railway applications.
Mots-clés en anglais
Contact
Master-master
Multibody systems
Wheel-rail
Resumé en anglais
In computer simulation the term "multibody system" is usually employed to describe a system of interconnected bodies. Several examples of multibody systems can be found in railway engineering. A wheelset interacting with a track through a contact interface is just one example of practical interest. Modelling mechanical systems in a virtual environment contributes to the understanding of subjects such as dynamic behaviour, stability, durability, wear, fatigue, etc. In the context of a rigid-flexible multibody system mathematically described by a weak-form, the purpose of the present work is to evaluate the contributions due to rigid bodies considering their contact interactions. Inertial contributions due to distribution of mass of a rigid body are fully developed, considering a general pole position associated with a single node, representing a rigid body element. Rodrigues rotation parameters are used to describe finite rotations, by an updated Lagrangian description. Then, the so-called master-surface to master-surface contact formulation is adapted to be used in conjunction with the rigid body element and flexible bodies, aiming to consider their interaction in a rigid-flexible multibody environment. New surface parameterizations are proposed to establish contact pairs, permitting pointwise interaction in a frictional scenario. The proposed formulation is used to represent mechanical systems from different contexts, including a numerical example of the wheel-rail contact interface. The obtained results show the robustness and applicability of the methods.
Titre en portugais
Uma formulação de corpo rígido e contato master-master para aplicações ferroviárias multicorpos.
Mots-clés en portugais
Contato
Dinâmica das estruturas
Master-master
Roda-trilho
Sistemas mecânicos
Sistemas multicorpos
Resumé en portugais
Em simulação computacional o termo "sistema multicorpos" é usualmente empregado para descrever um sistema de corpos interconectados. Diversos exemplos de sistemas multicorpos podem ser encontrados no campo da engenharia ferroviária. Um rodeiro interagindo com a via através de uma interface de contato é apenas um dos exemplos de interesse prático. A modelagem de sistemas mecânicos em um ambiente virtual contribui para o entendimento de assuntos como comportamento dinâmico, estabilidade, durabilidade, desgaste, fadiga, etc. No contexto de um sistema multicorpos rígido-flexível descrito matematicamente por uma forma fraca, o propósito do presente trabalho é avaliar as contribuições devido à presença de corpos rígidos considerando interações de contato. Contribuições inerciais devido à distribuição de massa do corpo rígido são desenvolvidas e apresentadas em totalidade, considerando um polo genérico associado a um único nó, representando o corpo rígido. Parâmetros de rotação de Rodrigues são usados para descrever rotações finitas em uma descrição Lagrangiana atualizada. A formulação de contato master-surface to master-surface é adaptada para ser usada em conjunto com o elemento de corpo rígido e corpos flexíveis, estabelecendo a interação entre esses corpos em um ambiente de simulação multicorpos. Novas parametrizações de superfícies de contato são desenvolvidas para estabelecer os pares de contato, assumindo-se interações pontuais, em um cenário de contato com atrito. A formulação proposta é usada para representar sistemas mecânicos em diferentes contextos, incluindo um exemplo numérico do caso de contato roda-trilho. Os resultados obtidos mostram a robustez e a aplicabilidade dos métodos.
 
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Date de Publication
2018-11-08
 
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