Прогнозирование усталостного ресурса литых деталей тележки грузового вагона

• Автор: Якушев, Алексей Вячеславович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ОБОСНОВАНИЕ

И ФОРМУЛИРОВАНИЕ РЕШАЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Обзор методов расчета и особенности оценки усталостной прочности литых деталей тележек грузовых вагонов.

1.2. Выводы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЦИКЛИЧЕСКОЙ

ДЕГРАДАЦИИ СВОЙСТВ СТРУКТУРНОНЕОДНОРОДНОГО МАТЕРИАЛА.

2.1. Ограничения на свойства элементов моделей материала

и характер их взаимодействия

2.2. Моделирование процесса вырождения свойств физических моделей материала с ростом циклической тренировки.
2.3. Исследование поведения образца материала в испытательной машине. Основные результаты и выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ДЕГРАДАЦИИ СТАТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИТЫХ СТАЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА.
3.1. Методика испытаний образцов литых сталей элементов ходовых частей подвижного состава на разработанном испытательном комплексе.
3.2. Результаты испытаний образцов литых сталей
3.3. Разработка усталостных моделей литых сталей деградационного типа с
учетом модельных и экспериментальных результатов
Основные результаты и выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА УСТАЛОСТНОГО РЕСУРСА ТИПОВЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА.
4.1. Исходные положения методики расчета ресурса элементов деталей тележек,.
4.2. Методика и примеры расчета ресурса типового конструктивного
элемента деталей тележки грузового вагона из различных сталей
Основные результаты и выводы по главе 4
ГЛАВА 5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ НАДРЕССОРНОЙ
БАЛКИ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА.
5.1. Расчет ресурса надрессорной балки и сопоставление результатов со стендовыми испытаниями.
5.2. Результаты ходовых прочностных испытаний тележки грузового
5.3. Оценка ресурса надрессорной балки от действия эксплуатационных
нагрузок и прогнозирование срока службы.
Основные результаты и выводы по главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Не вполне обоснована указанная в нормах расчета грузовых вагонов возможность не учитывать асимметрию цикла. В авиастроении хорошо зарекомендовало себя обобщенное соотношение И. А.Одинга, базирующееся на наблюдении о параллельности средних участков кривых усталости для разных уровней асимметрии цикла [9]. К - эффективный коэффициент концентрации напряжений, /// - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла. По использованию формулы (1. Не учитываются в нормах расчета долговечности вагонов редкие, но значительные по величине перегрузки. Например, напряжения в котле вагона-цистерны при гидроиспытаниях. Полагается, что их влияние на усталостную прочность не велико ввиду малого числа циклов. Это действительно так, если оценивать усталостную поврежденность относительным числом циклов. Если же учесть циклическую деградацию свойств материала, то именно перегрузки становятся причиной разрушения котла []. Редкие перегрузки приводят, также к снижению предела выносливости []. Эпизодически возникающие, но значительные по величине нагрузки необходимо включать в общий спектр действующих нагрузок при расчете долговечности элементов конструкции вагона. Еще один исключительно важный и не решенный до конца вопрос стационарного нагружения касается влияния вида напряженного состояния на долговечность образцов и деталей машин. Этот вопрос встает и при расчете большинства элементов подвижного состава, имеющих сложную геометрию и многочисленные концентраторы напряжений, работающих в условиях сложного комбинированного циклического нагружения. В работе [] рассмотрены критерия усталости при сложном напряженном состоянии и сделан вывод об их неудовлетворительности. При синфазном действии составляющих циклического напряженного состояния экспериментальные результаты ближе всего к соотношению по критерию Мизеса. С7з),/2, (1. Широкий спектр нагрузок статического, переменного и ударного действия, значительные размеры и сложная форма элементов вагона при наличии сварных швов и острых концентраторов напряжений, большой ассортимент перевозимых грузов и способов их погрузки и выгрузки, разнообразие материалов для создания новых конструкций с улучшенной весовой эффективностью, большими ресурсами и высокой надежностью делают актуальным учет практически всех факторов, определяющих долговечность деталей подвижного состава. В отсутствие достоверной теории усталостной прочности деформируемого твердого тела отраслевые методики формируются на основе экспериментальных данных об усталости типовых элементов конструкций:*« совершенствуются по мере их накопления [,,2,4,7]. В общих чертах методика расчета долговечности элементов вагона сходна с методиками, используемыми в смежных отраслях транспортного машиностроения. Достоверную оценку усталостных свойств новых конструкций по-прежнему дают высоко затратные ходовые испытания вагонов. НДС деталей в области многоцикловой усталости. Под корректностью описания понимается непротиворечивость сложившимся физическим представлениям о природе усталости. Известно, например, что усталость материалов в процессе эксплуатации машин проявляется в потере пластичности, а также структурной, химической деградации и других изменениях [2,]. В континуальной трактовке усталостным процессом логично назвать переход материала из пластичного состояния в предельное хрупкое, а взаимосвязь статических и циклических свойств использовать для описания кинетики процесса. Долгое время эту взаимосвязь не удавалось установить ввиду ограниченности представлений о свойствах материала, выявляемых в испытаниях стандартных образцов. Наиболее полное и логически завершенное представление о деформационных свойствах материала дают испытания нестандартных образцов в жесткой испытательной машине с построением полной диаграммы деформирования (ПДД). Падающая до нуля ветвь такой диаграммы (кривая 1 на рисунке 2) интегрально отражает протекающие в материале процессы накопления структурных повреждений при активном деформировании. Рисунок 2. Циклические ПДД стали Х.