Прогнозирование нагруженности ходовых частей грузовых вагонов повышенной грузоподъемности методами имитационного моделирования

Прогнозирование нагруженности ходовых частей грузовых вагонов повышенной грузоподъемности методами имитационного моделирования

Автор: Павлюков, Александр Эдуардович

Шифр специальности: 05.22.07

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2002

Место защиты: Екатеринбург

Количество страниц: 372 с. ил

Артикул: 2330138

Автор: Павлюков, Александр Эдуардович

Стоимость: 250 руб.

Прогнозирование нагруженности ходовых частей грузовых вагонов повышенной грузоподъемности методами имитационного моделирования  Прогнозирование нагруженности ходовых частей грузовых вагонов повышенной грузоподъемности методами имитационного моделирования 

ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ОБОСНОВАНИЕ МЕГОДА
И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.
1.1 Краткий обзор и анализ исследований нагруженности вагонов.
1.1.1 Обзор методов исследования динамических характеристик движения железнодорожног о вагона
1.1.2 Краткий обзор методов оценки напряженнодеформированного состояния и несущей способности вагонных конструкций.
1.2 Основные выводы обзора работ по нагруженности.
1.3 Имитационное моделирование в задаче исследования нагруженности вагонов
1.3.1 Понятие модели
1.3.2 Имитационное моделирование
1.3.3 Этапы имитационного моделирования нагруженности.
1.4 Цель и задачи исследований
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕЛЬСОВОГО ЭКИПАЖА. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ
ДВИЖЕНИЯ ГРУЗОВОГО ВАГОНА.
2.1 Разработка информационног о обеспечения исследования нагру
женности тележек грузового вагона повышенной грузоподъемности.
2.2 Экипаж рельсовый путь как механическая система
2.2.1.Системы координат.
2.2.2 Задание движения экипажа вдоль рельсовог о пути через движение путевой системы координат
2.2.3 Запись кинематических соотношений и динамики для модели грузового вагона в матричном виде
2.3 Разработка математической модели движения грузового вагона
2.3.1 Модель контакта типа точкаплоскость
2.3.2 Модель связи последовательного соединения зрениепружина
2.3.3 Контактное взаимодействие фрикционного гасителя с надрессорной балкой и боковой рамой.
2.3.4 Моделирование взаимодействия в пятниковом узле
2.3.5 Моделирование работы дополнительных боковых опор скользунов различных типов
2.3.6 Моделирование центрального подвешивания тележки.
2.3.7 Моделирование силовых взаимодействий в связях рамы тележки с колесными парами
2.3.8 Моделирование устройств дополнительной связи рамы тележки.
2.3.9 Модель взаимодействия колеса и рельса.
Основные выводы по главе 2.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ИДЕНТИФИКАЦИЯ
И ВЕРИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ.
3.1 Верификация математической модели вагона по данным динамических ходовых испытаний
3.1.1 Методика проведения испытаний.
3.1.2 Результаты динамических испытаний.
3.1.3 Анализ результатов динамических испытаний.
3.1.4 Разработка способа оценки достоверности математической модели по реализациям случайных функций,
полученным при динамических испытаниях
3.2 Восстановление траекторий движения элементов вагона в
пространстве но экспериментальным данным
3.2.1 Обоснование расстановки датчиков
3.2.2Построение траекторий движения по результатам испытаний
3.3 Исследование усилий в связях тележки и идентификация параметров моделей контактных взаимодействий.
3.3.1 Силовые связи в горизонтальной плоскости.
3.3.2 Идентификация параметров математической модели контактных взаимодействий
3.3.3 Оценка возможностей увеличения жесткости горизонтальных связей.
3.3.4 Исследование усилий в парах трения гасителя колебаний
3.4 Разработка расчетноэкспериментальной методики выбора модели резиновой рессоры и идентификации ее параметров
3.4.1 Основные положения и алгоритм методики
3.4.2 Экспериментальные исследования резиновой рессоры.
3.4.3 Разработка математического обеспечения методики
Выводы по главе 3
4 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАГРУЖЕННОСТИ ВАГОНОВ ПОВЫШЕННОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕЛЕЖКИ
4.1 Описание алгоритма, и условий исследования тележки с повышенной нагрузкой от оси на рельс.
4.1.1 Алгоритм исследования
4.1.2 Выбор метода численного интегрирования уравнений движения грузового вагона.
4.1.3 Выбор метода задания внешних возмущений для имитационного моделирования
4.2 Исследования подсистемы Подвешивание
4.2.1 Выбор конструкции и параметров центрального подвеши
вания.
4.2.2 Выбор параметров надбуксового подвешивания
4.2.3 Численные исследования по выбору рациональной формы гасителя колебаний
4.3 Исследования подсистемы Боковые опоры.
4.3.1 Описание конструктивных вариантов подсистемы
4.3.2 Влияние различных типов скользунов на динамические качества грузового вагона.
4.4 Анализ динамических характеристик тележки с выбранными
конструктивными вариантами подсистем Подвешивание и Боковые опоры.
4.5 Анализ критической скорости.
Основные результаты и выводы по главе 4
5 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНОДЕФОРМИРОВАНОГО СОСТОЯНИЯ И РЕСУРСА
ЭЛЕМЕ1ГГОВ ТЕЛЕЖЕК.
5.1 рогнозирование динамических напряжений по случайным входным воздействиям.
5.1.1 Разложение по собственным формам.
5.1.2 Определение динамических перемещений через собственные формы колебаний для любого вида внешней нагрузки.
5.1.3 Определение перемещений при случайных кинематических входных воздействиях, заданных в виде спектральной плотности
5.2 Прогнозирование динамических напряжений узлов тележки
5.3 Прогнозирование усталостной долговечности деталей тележек от случайных динамических воздействий на стадии проектирования.
5.3.1 Разработка алгоритма оценки долговечности
5.3.2 Разработка основ методики прогнозирования износа дета
лей тележки с использованием многовариантных расчетов
5.3.3 Пример численной сравнительной оценки долговечности на стадии проектирования вариантов конструкции устройства
блокировки рессорного подвешивания.
Выводы по главе 5
6 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОБЛЕМНООРИЕНТИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ ГРУЗОВОГО ВАГОНОСТРОЕНИЯ.
6.1 Необходимость разработки технологии.
6.2 Анализ и систематизация немашинного процесса проектирования .
6.2.1 Логика процесса проектирования.
6.2.2 Итерационный характер процесса проектирования
6.2.3 Анализ проектных операций конструкторского бюро вагоностроения.
6.3 Интеграция проектных процедур и программного обеспечения.
6.4 остроение проблемноориентированной среды проектирования
6.5 Коммуникация отдельных рабочих мест.
Выводы по главе 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


А. Постнова 3, 4 эти методы применены для расчета стержневых систем судовых конструкций. К несомненным достоинствам этих методов относится то, что конечным результатом расчета является напряженнодеформированное состояние конструкции. Например, для стержневых конструкций результатом расчета является эпюра динамических изгибающих моментов. Учет демпфирования в этих методах производится в форме гипотезы Е. Система имеет п степеней свободы по числу масс. У п У I й7. Уг 1 тп у . Предполагая, что решение дифференциальных уравнений 1. СО1 а, 0. П2тга2
1
V со у
Из 1. У и 1 Х 0 2 0 Хп 4 , 1. Х динамическое усилие от массы 1И, определенное по принципу Даламбера перемещение точки от амплитудных значений вибрационных нагрузок. При определении этих перемещений эпюра от нагрузок эпюра XIр перемножается с соответствующими единичными эпюрами. Полагая, что решение системы уравнений 1. X 1, у т, у, в2,
Отсюда у 1. Ы9
Перепишем уравнение 1. ХхЦ 8п. Х2а. Х1. ХО Л,рО 0, 1. Ц . После нахождения из уравнения 1. СИЛ С эпюрой мр, т. М М Х 4 А2 Хп Мр. Метод перемещений. Для заданной системы основная система метода перемещений получается путем введения связей по направлению неизвестных перемещений С, Сп узловых точек или сосредоточенных масс. М I 4 кц 2 4 4 Кр 0 1. Хпи Яр
, ЛЯ, 0, где Гу У i в к у элементы матрицы жесткости, полученные приложением единичных перемещений в узлах. К недостаткам этих методов относится то, что действующие силы предполагаются гармоническими, что существенно сужает круг решаемых задач, а также то, что использование данных методов возможно для несложных конструкций балочного типа, что не позволяет оценивать динамическое напряженное состояние пространственных конструкций без значительного упрощения. Кроме того, учет демпфирования конструкции существенно усложняет решение уравнений 1. В работе 4 показано, что при приложении нагрузки в узловые точки уравнение метода перемещений может быть сведено к уравнениям конечноэлементной модели. В исследовании динамической нагруженности транспортных конструкций может быть использовано раздельное решение задачи, основанное на принципе частотной дискриминации и выделении в заданном дипазоне частот парциальных систем, включающих доминирующие гармоники 6, 7. В сущности это эквивалентно расчленению решаемой задачи на ряд частных задач на первом этапе оценивается реакция транспортного экипажа как системы твердых тел на втором исследуется реакция упругой конструкции па воздействие со стороны опор и связей транспортного средства. Применимость данного подхода обосновывается тем, что влияние динамических характеристик на несущую способность зависит от соотношения частот собственных колебаний его конструкции и подрессоренных масс транспортного средства 6. Если частота первого тона собственных изгибных колебаний конструкции объекта превышает парциальную собственную частоту колебаний подрессоренных масс как системы твердых тел более чем в 2 раза, то влияние динамических характеристик объекта на несущую способность его конструкции будет несущественной. По данным абсолютный минимум собственной частоты колебаний конструкций рам тележек, имеющих достаточно жесткую конструкцию, лежат выше Гц, в то время как границы преобладающих вертикальных колебаний рельсовых экипажей, как системы твердых тел, не превышают Гц 6. При использовании данного подхода при оценке динамического напряженного состояния наиболее очевидным путем анализа на втором этапе является выполнение серии статических расчетов на мгновенные значения нагрузок для ряда последовательных моментов времени 8. Однако, при таком подходе, помимо большой трудоемкости, затрудняется анализ характера работы системы, выявление отдельных видов колебаний, конструктивных особенностей и т. Реализация метода частотной дискриминации осуществлена применительно к железнодорожным экипажам. Г.П. Бурчаком, А. Н. Савоськиным и их коллегами , при оценке динамической нагруженности рам тележек электроподвижного состава и других конструкций. X о соii 1. I в , матрица влияния. Ах 1. Ах i 1.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.212, запросов: 238