Методология синтеза нечетких моделей прочности для совершенствования соединений элементов конструкций вагонов

• Автор: Соколов, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 384 с. : ил.

Введение

Глава 1 Современное состояние проблемы совершенствования

соединений элементов конструкций подвижного состава

1.1 Обзор и анализ исследований, посвященных проблемам прочности

и совершенствования конструкций подвижного состава.

1.2 Обзор и анализ состояния проблемы совершенствования соединений элементов конструкций подвижного состава

1.2.1 Анализ структуры потока отказов конструкций подвижного состава

1.2.2 Обзор и классификация конструкций соединений, используемых на подвижном составе
1.2.3 Исследования, направленные на совершенствование методов моделирования конструкций соединений.

1.3 Методы учета неопределенности в решении практических инженерных задач

1.3.1 Обзор и анализ видов неопределенности, возникающих при совершенствовании конструкций подвижного состава, а также основных методов оперирования неопределенностью
1.3.2 Основные подходы к решению задач прогноза прочности и надежности соединений элементов конструкций подвижного состава
1.3.3 Формирование требований к учету неопределенностей при моделировании прочности соединений и постановка задач исследования.
Глава 2 Метод синтеза нечетких моделей прочности и его применение для моделирования и оценки прочности и надежности соединений элементов конструкций подвижного состава
2.1 Применение теории нечетких множеств для описания и оперирования неопределенностями при моделировании прочности соединений элементов конструкций подвижного состава.
2.1.1 Нечеткие величины и принцип обобщения в применении к нечетким вычислениям
2.1.2 Методы нечетких вычислений на основе аналитической аппроксимации нечетких параметров.
2.1.3 Методы нечетких вычислений, основанные на численной
аппроксимации нечетких операндов
2.1.4 Нечеткие вычисления на суррогатных функциях.
2.1.5 Способы определения свойств нечетких параметров и
представления нечеткой релевантности моделей прочности соединений
2.2 Метод синтеза нечетких моделей прочности РОМБметод.
2.2.1 Общее описание метода.
2.2.2 Аналитическая часть РОМБметода
2.2.3 Синтетическая часть РОМБметода
2.2.4 Критериальные оценки прочности и надежности соединений
2.2.5 Резюмирующая часть РОМБметода.
2.2.6 Адаптирующая часть РОМБметода.
2.3 Выводы по главе
Глава 3 Совершенствование опорных и болтовых соединений
элементов буксового узла тележки грузовых вагонов
3.1 Методы моделирования прочности опорных и болтовых
соединений.
3.1.1 Инженерные методы моделирования резьбовых соединений.
3.1.2 Инженерные методы моделирования опорных соединений.
3.1.3 Совершенствование методов моделирования опорных и
резьбовых соединений.
3.2 Обобщенная модель предметной области моделирования прочности стяжных и контактных соединений грузового подвижного состава
3.2.1 Формирование диаграммы прецедентов предметной области моделирования прочности контактных соединений грузового подвижного состава
3.2.2 Особенности диаграммы прецедентов составляющих основу моделирования прочности стяжных соединений грузовых вагонов.
3.2.3 Специфицирование элементарных факторов прочности обобщенной модели предметной области
3.3 Обзор и анализ исследований прочности и работоспособности буксового узла грузовых вагонов.
3.3.1 Обзор конструкций корпусов буксового узла.
3.3.2 Анализ работы опорных соединений буксового узла и предложения по модификации их конструкции.
3.3.3 История развития конструкций креплений буксы грузового вагона на шейке оси колесной пары.
3.4 Совершенствование опорных соединений корпуса буксы с боковой рамой тележки грузового вагона
3.4.1 Формирование обобщенной модели предметной области моделирования прочности опорных соединений корпуса
буксы с боковой рамой.
3.4.2 Фаззификация и синтез моделей прочности опорных соединений корпуса буксы
3.4.3 Анализ прочности типовой буксы и адаптация моделей прочности.
3.4.4 Сравнение вариантов конструкции корпуса буксы по
критерию прочности опорных соединений.
3.5 Совершенствование торцевого крепления подшипников буксы тележки грузового вагона
3.5.1 Формирование обобщенной модели предметной области моделирования прочности болтового соединения торцевого крепления буксового подшипника
3.5.2 Синтез, анализ и адаптация нечетких моделей прочности болтового соединения
3.5.3 Совершенствование конструкции торцевого крепления по критерию прочности болтового соединения.
3.6 Выводы по главе.
Глава 4 Выбор параметров конструкции и технологии крепления
заклепочных и сварных соединений упоров автосцепного устройства.
4.1 Методы моделирования прочности заклепочных и сварных соединений
4.1.1 Инженерные методы моделирования сварных соединений
4.1.2 Методы моделирования сварных соединений.
4.1.3 Особенности методов моделирования стяжных заклепочных соединений
4.2 Обобщенные модели предметной области моделирования прочности сварных и топологических соединений.
4.2.1 Обобщенная модель предметной области моделирования прочности сварных соединений
4.2.2 Особенности обобщенной модели моделирования прочности топологических соединений.
4.3 Обзор и анализ конструкций упоров автосцепного устройства
4.3.1 Трансформация конструкций упоров автосцепки в практике отечественного и зарубежного вагоностроения.
4.3.2 Анализ работы упора автосцепного устройства грузовых вагонов в эксплуатации
4.4 Совершенствование конструкции и технологии крепления приварных упоров автосцепного устройства.
4.4.1 Формирование обобщенной модели сварной конструкции заднего упора автосцепного устройства с учетом страт конструирования, изготовления и эксплуатации.
4.4.2 Анализ прочности и совершенствование конструкции сварных соединений упора с применением РОМБметода.
4.5 Выводы по главе
Глава 5 Идентификация моделей соединения и оценка экономической
эффективности РОМБметода при модификации соединений элементов конструкций подвижного состава
5.1 Принципы и методика идентификации обобщенной модели прочности соединений элементов конструкций грузовых вагонов
5.1.1 Назначение и методика идентификации модели прочности соединения.
5.1.2 Идентификация модели сварного соединения элементов челюстного проема буксового узла хоппердозатора для текущего содержания пути.
5.2 Подходы к определению экономической эффективности применения РОМБметода.
5.2.1 Методика оценки экономической эффективности модернизации соединений элементов конструкций грузовых вагонов
5.2.2 Оценка экономической эффективности совершенствования конструкции буксового узла тележек грузовых вагонов
Заключение.
Литература


К таким способам контроля и диагностирования можно отнести способы контроля напряженнодеформированного состояния сложных улов оптическими измерителями деформаций 0 методы оценки остаточных сварочных напряжений путем измерения перемещения границ конструкции или способы оценки контактных напряжений на основе измерения деформаций в некоторых прилегающих точках конструкции 3. Такого рода способы диагностирования и контроля позволяют существенно повысить достоверность получаемой при контроле информации при сопутствующем сокращении трудоемкости контроля. Поводя результаты проведенного краткого обзора и анализа основных направлений развития путей совершенствования конструкций подвижного состава, можно сделать некоторые выводы. Практически все способы и направления совершенствования конструкций подвижного состава используют в своей основе некоторые модели, а также их математическое или натурное воплощение. При этом в процессе совершенствования конструкций модели претерпевают некоторые трансформации, обычно связанные с их усложнением. Наиболее сложные модели используются для описания прочности и надежности соединений элементов конструкций подвижного состава. Усложнение моделей требует большего объема исходной информации о конструкции и соответственно вызывает повышение степени неопределенности используемых моделей. Для уменьшения степени неопределенности принятых моделей активно применяются различные методы, включая методы теории вероятности и математической статистики, контроля и диагностирования, контрольных испытаний, саморегулирования конструкций и технологий и др. Применение методов уменьшения степени неопределенности сдерживается их ограниченными описательными возможностями и неопределенной релевантностью принятых моделей прочности и надежности конструкций подвижного состава. Обзор и анализ состояния проблемы совершенствования соединений элементов конструкций подвижного состава. Среди машиностроительных конструкций соединения составляют подавляющее большинство деталей и узлов их составляющих. Например, по некоторым данным число болтовых соединений составляет до всех деталей, используемых в машинах. Поэтому частная проблема совершенствования соединений элементов конструкций, выделенная из общей весьма актуальной проблемы совершенствования конструкций подвижного состава, также является весьма актуальной и требует отдельного, выделенного рассмотрения. Для этого следует более четко определить какие задачи ставит перед собой совершенствование соединений элементов конструкций подвижного состава. Эти направления, равноважные для машиностроительных конструкций в целом, тем не менее, имеют весьма неравнозначный приоритет для отдельных видов конструкций, а также их элементов. В этом свете следует рассмотреть основные приоритеты совершенствования соединений элементов конструкций подвижного состава. Основной задачей этих соединений является обеспечение конструкционной целостности элементов узлов экипажей, причем отказ соединения может вызвать различные последствия от некоторого нарушения функциональности конструкции, до весьма катастрофических, связанных со значительными материальными и человеческими потерями. Поэтому, очевидно, что вопросы совершенствования безопасности соединений, а точнее безопасности, обеспечиваемой соединениями, ставятся во главу угла при их совершенствовании. Учитывая специфику подвижного состава железных дорог, гораздо проще бороться с отказами соединений, чем с их последствиями, поэтому основные работы в области совершенствования соединений элементов конструкций подвижного состава направлены на повышение показателей надежности соединений их прочности, долговечности, и меньшая часть работ направлена на повышение живучести соединений и снижение последствий их отказов. Проблема повышения экономической эффективности соединений занимает второе место, существенно отставая от проблемы повышения их безопасности. При значительном счетном количестве, удельная масса соединений в общей массе конструкции подвижного состава составляет не более 5, так что проблема понижения материалоемкости соединений, не исчезая полностью, тем не менее, имеет существенно меньшее значение по сравнению с остальными задачами совершенствования соединений.