Оптимизация кузовов грузовых вагонов открытого типа с несущим полом

• Автор: Бейн, Дмитрий Григорьевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. 1 Обзор работ по анализу напряженного состояния кузовов грузовых вагонов открытого типа

1.2 Обзор работ по оптимизации конструкции вагонов.

1.3 Задачи исследования и ограничения

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КУЗОВОВ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ ОТКРЫТОГО ТИПА С НЕСУЩИМ ПОЛОМ

2.1 Обоснование метода расчета.

2.2 Анализ вариантов моделей подкрепленных панелей обшивки кузовов вагонов при расчетах по МКЭ
2.3 Конечноэлементные модели для анализа напряженного состояния и оптимизации кузовов полувагонов

2.4 Проверка разработанных конечноэлементных моделей.

2.5 Анализ влияния характера приложения нагрузок на результаты расчета напряжений в несущей системе кузова
ГЛАВА 3. УТОЧНЕННЫЙ АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ КУЗОВОВ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ ОТКРЫТОГО ГИЛА С НЕСУЩИМ ПОЛОМ
3.1 Анализ влияния несущего настила пола и гофров боковых стен на напряженное состояние полувагона с глухим кузовом
3.2 Анализ напряженного состояния несущего пастила пола с учетом начальной изогнутости и от нагрузки кН
3.3 Уточненный расчет на боковые нагрузки
3.4 Анализ влияния верхней обвязки боковой стены полувагона на напряжения в стойках
3.5 Анализ напряжений в обшивке боковых стен кузова полувагона с несущим полом от сил распора сыпучим грузом
3.6 Определение нагрузок, вызывающих максимальные напряжения в несущих
элементах кузова
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ НЕСУЩИХ СИСТЕМ КУЗОВОВ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ ОТКРЫТОГО ТИПА С НЕСУЩИМ ПОЛОМ.
4.1 Анализ приемлемых методов параметрической и структурной оптимизации.
4.2 Математическая постановка задачи оптимизации
4.3 Алгоритм совместной структурной и параметрической оптимизации боковых стен и рамы полувагона с несущим полом
4.4 Блоксхема алгоритма оптимизации.
ГЛАВА 5.РИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОГО АЛГОРИТМА ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ КУЗОВА ПОЛУВАГОНА С
ЕСУЩИМ ПОЛОМ.
5.1 Исходные данные, материалы и допускаемые напряжения
5.2 Результаты структурной и параметрической оптимизации полувагона с глухим кузовом.
5.3 Оценка прочности оптимизированного кузова по нормам проектирования.
5.4 Анализ влияния структурной оптимизации на металлоемкость.
5.5 Влияние оптимизации на техникоэкономическую эффективность конструкции полувагона.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ, ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Были выявлены наиболее неблагоприятные для шкворневого узла сочетания нафузок и режимов опирания пятника, сделаны рекомендации по совершенствованию конструкции шкворневого узла полувагона. В работе В. Ю. Шувалова были предложены методы повышения работоспособности сварных соединений заделок стоек кузова четырехосного полувагона. Указанная задача решалась за счет уточнения напряженного состояния упомянутых узлов и прогнозирования их надежности. МКЭ, предложена методика оценки надежности сварных соединений заделок стоек. Г. Г. Ултургашев исследовал влияние технологических допусков сборки на напряженное состояние несущих элементов кузова полувагона . Лс Ван Хок исследовал напряженное состояние кузовов полувагонов железных дорог СРВ с учетом влияния коррозионных износов их элементов . В работе Л. В. Заславского исследовалась нагруженность кузовов полувагонов при продольных ударах . А.Э. Павлюковым анализировалась нагруженность торцевой стены полувагона при маневровых соударениях . Ворониным в работе была развита синергетическая концепция повреждаемости металла при упругопластическом деформировании для оценки напряженного состояния в местах концентрации напряжений, разработаны методические и программные средства для оценки повреждаемости и прогнозирования ресурса сварных швов кузовов вагонов. Были разработаны методика поэтапного автоматизированного перехода к расчету конечноэлементных моделей с большой степенью разбиения в зонах концентраторов напряжений и метод оценки работоспособности сварных соединений вагонных кузовов до и после ремонта. Была впервые проведена оценка ресурса некоторых несущих сварных узлов полувагона. Работа А. Ю. Богачева была направлена на совершенствование сварных узлов полувагона. В работе были разработаны методические и программные средства для реализации расчетов по МКЭ сварных конструкций полувагонов с переходом от оценки напряженного состояния всей конструкции к оценке напряжений в местах концентраций напряжений. Была разработана методика расчета сварных конструкций вагонов при переменном усилии контакта между поверхностями отдельных элементов. Исследовался узел заделки второй промежуточной стойки, было установлено взаимное влияние элементов указанного узла друг на друга. Предложен вариант стойки с новым профилем швеллер вместо серийного омегообразного профиля. В работе И. А. Афанасьева реализована разработка метода расчетного обоснования конструкции кузова полувагона повышенной ремонтопригодности. Была предложена методика расчета стоек кузова полувагона от действия распора сыпучим грузом, по которой были произведены соответствующие расчеты. Указанная методика расчета использовалась для оценки возможности применения шарнирного крепления стоек кузова полувагона к раме. С.А. Кузнецов исследовал нагруженность заделок стоек кузовов полувагонов с учетом коррозионного износа . А.Е. Афанасьев в работе проанализировал результаты исследования прочности торцевой стены универсального полувагона и рассмотрел направления совершенствования конструкции торцевой стены полувагона. Была разработана новая конструкция торцевой стены, также в работе приведены результаты внедрения новой конструкции торцевой стены в эксплуатацию. В работе А. Е. Афанасьев на основе классификации полувагонов разработал обобщенную конструктивную схему, с помощью которой можно формировать расчетные модели с учетом конструктивных, функциональных и технологических взаимосвязей их элементов. Были предложены алгоритм и методика выбора геометрических параметров стен полувагона, позволяющие совершенствовать их конструкции на основе уточненного анализа напряженного состояния, устойчивости и усталостной прочности. Получены зависимости влияния геометрических параметров несущих элементов на напряженное состояние, устойчивость и усталостную прочность стен. С помощью указанных зависимостей можно выбирать рациональные параметры полувагона. Была предложена расчетноэкспериментальная зависимость для оценки ударного воздействия сыпучего фуза на торцевую стенку, которая позволяет повысить достоверность расчета прочности конструкции полувагона.