Моделирование методов расчета несущих кузовов грузовых вагонов из стеклопластика

• Автор: Фролова, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПОЗИЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ
2 ОБЗОР МЕТОДОВ РАСЧЕТА ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ из
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3 МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ОЦЕНКА НДС СТЕКЛОПЛАСТИКОВОГО КОТЛА 1ЙоЙАЦИСТЕРНЬ1
3.1 Общие уравнения теории анизотропных цилиндрических оболочек
3.2 Основные положения МКЭ
3.3 Выбор конечного элемента для стеклопластикового котла вагона-цистерны
3.4 Выбор функций аппроксимирующих перемещения конечного элемента
3.5 Формирование поля перемещений панели оболочки
3.6 Построение матрицы жесткости гладкой панели
3.7 Построение матрицы жесткости шпангоутов
3 .8 Построение матрицы жесткости стрингера
3.9 Вывод матрицы узловых сил, эквивалентных внешней
нагрузке
3.10 Вывод разрешающей системы уравнений для оболочки
3.11 Определение напряжений и деформаций произвольной точки анизотропной оболочки

4 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА ОЦЕНКИ
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
КОТЛА ВАГОНА-ЦИСТЕРНЫ, ВЫПОЛНЕННОГО ИЗ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА
5 НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ КУЗОВОВ ВАГОНОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА
5.1 Оценка НДС несущих элементов крыши весоповерочного вагона
5.2 Оценка НДС котла цистерны для перевозки пропилена
5.2.1 Исходные данные для расчета
5.2.2 Определение основных технических параметров
5.2.3 Нормы расчетных сил и расчетные режимы
5.2.4 Результаты расчета
ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. АППРОКСИМИРУЮЩИЕ ФУНКЦИИ В
НАПРАВЛЕНИИ ПРОДОЛЬНОЙ КООРДИНАТЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. МАТРИЦА ФУНКЦИЙ, ПРЕОБРАЗУЮЩИХ
УЗЛОВЫЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ДЕФОРМАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ В. РАСПЕЧАТКА ИСХОДНОГО МОДУЛЯ 132 ПРОГРАММЫ ПО ОЦЕНКИ НДС КОТЛА ЦИСТЕРНЫ,
ВЫПОЛНЕННОГО ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Одной из основных задач, стоящих перед железнодорожным транспортом, является увеличение грузоподъемности за счет
снижения массы тары. Применение стеклопластика в конструкциях подвижного состава позволяет решить эту задачу лучшим образом.
Проведенные оценки и опытные испытания для
специализированных стеклопластиковых вагонов выявили ряд преимуществ по сравнению с существующими конструкциями. Высокая удельная прочность стеклопластиков позволяет обеспечить снижение тары вагона и при этом не только не снизить прочностные характеристики кузова, но и добиться существенно более высоких показателей по сравнению с эксплуатируемыми в данное время
конструкциями. Так, использование этого материала при
изготовлении крыши грузового крытого вагона мод. 11-270 постройки АВЗ привела к снижению массы тары вагона приблизительно на 700 кг.
К преимуществам использования стеклопластика можно также отнести: увеличение срока службы вагона за счет исключения повреждений коррозией, сокращение трудоемкости при изготовлении и обслуживании в эксплуатации.
Отмечаются также высокие демпфирующие свойства стеклопластиковых кузовов вагонов.
Необходимость дальнейшего совершенствования вагонов, улучшение их технико-экономических показателей с учетом обеспечения сохранности перевозимого груза, связана с непрерывным ростом производства и потребления продуктов нефтяной, химической, газовой, пищевой и других видов промышленности. Эта проблема

!>' I',. - Р, - Р.,,' (3.2.17)
- вектор-столбец обобщенных сил в фом узле, отвечающий поверхностным силам X, действующим на элемент «г». Количество компонент вектора Рг соответствуют числу степеней свободы узлов «э».
Заданная система находится в равновесии. Из начала возможных перемещений [31] следует, что приращение потенциальной энергии деформации (3.2.11) должно быть равно работе внешних сил X на возможных вариациях перемещений (3.2.14). Отсюда, учитывая (3.2.12) и (3.2.13) получим
Рг = [К] х с[г. (3.2.18)
Система линейных алгебраических уравнений (3.2.18) является разрешающей относительно узловых перемещений цг, определив которые по соотношениям (3.2.3), (3.2.8), (3.2.10) можно легко найти перемещения, деформации и усилия в элементе оболочки.
Используя изложенный подход, можно перейти построению разрешающей системы для всей оболочки. Для этого необходимо применить начало возможных перемещений ко всей оболочке и выполнить необходимые математические операции.