Rezime

U ovoj doktorskoj disertaciji istraživani su osnovni i dodatni temperaturni naponi u kontinualno zavarenim šinama primenom numeričke analize zasnovane na metodi konačnih elemenata. Glavni ciljevi istraživanja su: (1) određivanje temperaturnog polja šine i osnovnih temperaturnih napona usled neravnomerne raspodele temperature, (2) kvantifikovanje preraspodele temperature i osnovnih temperaturnih napona usled prenosa toplote između šine i praga, kao i između nožice šine i zastora od tucanika, (3) uporedna analiza osnovnih temperaturnih napona određenih korišćenjem numeričke analize sa osnovnim temperaturnim naponima određenim u skladu sa inženjerskom praksom, (4) kvantifikovanje uticaja parametara koloseka i mosta na dodatne temperaturne napone u kontinualno zavarenim šinama na mostu i definisanje smernica za integralno projektovanje konstrukcija koloseka i mosta. Disertacija objašnjava strukturu napona u kontinualno zavarenim šinama, kao i mehanizme formiranja osnovnih i dodatnih temperaturnih napona. Prikazan je merni sistem koji je od strane autora razvijen za potrebe eksperimentalnih merenja površinskih temperatura šine, kao i metodologija koja je razvijena za određivanje temperaturnog polja šine i osnovnih temperaturnih napona. Metodologija se zasniva na primeni eksperimentalno izmerenih površinskih temperatura šine i spregnutoj nestacionarnoj termičko-naponskoj analizi. Dobijeni rezultati eksperimentalnih merenja i numeričke analize kvantifikovali su i potvrdili efekte prenosa toplote, niže temperature i osnovne temperaturne napone u poprečnom preseku šine uz prag, kao i u nožici šine Osnovne prednosti numeričke analize su uzimanje u obzir istorije zagrevanja šine, kao i efekata toplotne inercije, uz mogućnost kvalitativnog i kvantitativnog uvida u raspodelu napona u šini. U skladu sa tim, primenom numeričke analize, u poređenju sa uobičajenim inženjerskim proračunima, dobijene su niže temperature i osnovni temperaturni naponi unutar šine kada temperatura šine ima tendenciju rasta, kao i više temperature i osnovni temperaturni naponi unutar šine kada temperatura šine ima tendenciju opadanja. Takođe, izvršena je i analiza dodatnih temperaturnih napona u kontinualno zavarenim šinama na mostu, usled temperaturnih uticaja u konstrukciji gornjeg stroja mosta Prikazana je struktura numeričkog modela za analizu interakcije kolosek/most, kao i uticajni parametri konstrukcija koloseka i mosta. Sprovedena je parametarska analiza za pet reprezentativnih mostovskih konstrukcija sa kontinualno zavarenim šinama i kvantifikovani su uticaji razmatranih parametara. Utvrđeno je da povećanje površine poprečnog preseka šine, kao i smanjenje otpora podužnom pomeranju koloseka, dilatacione dužine mosta i podužne krutosti nepokretnog oslonca mosta, dovode do redukcije dodatnih temperaturnih napona u kontinualno zavarenim šinama na mostu.