Анализ нагруженности и совершенствование конструкции шкворневого узла трамвайного вагона

• Автор: Колясов, Константин Михайлович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ФОРМУЛИРОВКА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Краткий обзор и анализ исследований в области повышения надежности несущих узлов подвижного состава 7

1.2 Формулировка и постановка задач исследования.

2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ШКВОРНЕВОГО УЗЛА ТРАМВАЙНОГО ВАГОНА.
2.1 Анализ технического состояния сварных конструкций шкворневых узлов трамвайных вагонов

2.2 Определение показателей надежности шкворневых узлов трам

вайных вагонов Т3.

Выводы.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАГРУЖЕННОСТИ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ШКВОРНЕВОГО УЗЛА ТРАМВАЙНОГО ВАГОНА
3.1 Создание математической модели для исследования напряженнодеформированного состояния кузова трамвайного вагона с использованием сочетания объемных, оболочечных и балочных конечных элементов.
3.2 Исследование влияния условий нагружения и конструктивных параметров шкворневого узла трамвайного вагона на его напряженнодеформированного состояния.
3.3 Разработка методики и исследование долговечности шкворневого узла трамвайного вагона.
Выводы ВО
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАГРУЖЕННОСТИ ШКВОРНЕВОГО УЗЛА И ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВНЕДРЕНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ШКВОРНЕВОГО УЗЛА ТРАМВАЙНОГО ВАГОНА
4.1 Стендовые и поездные испытания шкворневого узла трамвайного вагона
4.2 Техникоэкономическое обоснование внедрения усовершенствованной конструкции шкворневого узла трамвайного вагона
Выводы1
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В настоящее время важным направлением в использовании технологии конечно-элементного анализа является исследование нагруженности локальных зон концентрации деформаций в элементах и узлах конструкций вагонов, а также разработка методов и критериев оценки прочности, основанных на всестороннем анализе процессов, протекающих вблизи концентраторов напряжений []. МКЭ прочно вошел в практику вычислительных экспериментов и поэтому существует значительное количество программ и программных комплексов, реализующих основные идеи конечно-элементного моделирования различных объектов. Среди таких комплексов можно выделить: ПРОЧНОСТЬ- (Киевский инженерно-строительный институт); РИПАК (Куйбышевский авиационный институт); СПРИНТ (разработан на кафедре строительной механики МИИТа под руководством проф. H.H. Шапошникова); АСТРА (Московский институт инженеров транспорта), не плохо зарекомендовавший себя в вагоностроении; КИПР-EC; КОТЕЛ (программа, предназначенная для расчета котлов цистерн), и др. Однако необходимо отметить, что эти комплексы были ориентированы на большие вычислительные машины типа ЕС. Данным программным комплексам присущи общность и возможность использования для оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) широкого класса машиностроительных конструкций. Недостатком этих программных комплексов является их неэкономичность (в' использовании машинного времени и памяти) при решении задач более узкого класса, к которым относятся котлы цистерн, представляющие собой осесимметричную оболочечную конструкцию, в общем случае подкрепленную шпангоутами. С внедрением персональных ЭВМ многие программные комплексы были либо переписаны под машины данного класса, либо создавались заново. Среди них с точки зрения вагоностроения выделяются: АСТРА, ISCRA, BASYS+ и др. Среди зарубежных аналогов необходимо отдать должное ASKA, SESAM MSC, NASTRAN, KOSMOS, DAST, ANSYS и др. Все программные комплексы ориентированные на персональные ЭВМ, обладают богатым интерфейсом, что упрощает создание расчетных моделей и их расчет, а так же имеют в своем арсенале большой выбор конечных элементов. Комплексы оборудованы средствами автоматической генерации сетки разбиения модели на КЭ, средствами контроля и оптимизации модели. Хранение массивов исходных данных осуществлялся в специальных файлах, что существенно упрощает этапы создания и редактирования, а также отладки разрабатываемых расчетных схем конструкций. ПЭВМ. Графические средства пакета поддерживают вспомогательные программы: расчет характеристик стержневых, балочных, оболочечных, пружинных, контактных и плоских элементов, распределение внешних силовых воздействий, задание кинематических граничных условий и т. С помощью программных комплексов могут выполняться многовариантные исследования прочности'сложных конструкций с использованием дополнительных условий, выдвигаемых механикой разрушения, физико-’ механическим моделированием процесса, случайной природой используемых в расчете параметров. Так в работе [] программные пакеты ARIES и NASTRAN были выбраны в качестве инструмента для исследования сложного напряженного состояния вблизи объемных дефектов основного металла и сварных швов рамы и котла цистерны. Р.И. Зайнетдиновым был использован программный комплекс ANSYS для исследования НДС сварных соединений рамы тележки локомотива Хендей []. С помощью ANSYS выполнены исследования НДС котлов цистерн из двухслойной стали [, ]. В работе [] разработана модель упруго-пластического поведения кузова при ударах в аварийных ситуациях на- основе нелинейного конечно-элементного анализа несущей конструкции с использованием пакета ABAQUS. Программный комплекс NASTRAN был использован для конечно-элементного анализа кузова локомотива в работе []. MIO используется в качестве инструмента численного моделирования различных процессов во многих научно-методических работах, направленных на решение прикладных задач железнодорожного транспорта. В частности в работах Ю. Н. Аксенова [, , , , , , ] разработаны методики расчета главных амплитуд напряжений и коэффициентов асимметрии циклов, вероятностных расчетов сварных соединений имеющих дефекты, расчета контактно-прочностных задач, автоматизированного поэтапного расчета вагонных конструкций.