Нагруженность заделок стоек кузовов полувагонов с учетом коррозионного износа

• Автор: Кузнецов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Методы оценки прочности элементов конструкции подвижного состава .

1.2. Методы учета влияния коррозионноактивных сред на нагружениость элементов конструкции

1.3. Выводы и постановка задач исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЕРЕВОЗИМОГО ГРУЗА

НА ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ПОЛУВАГОНОВ.

2.1. Анализ причин отказов полувагонов

2.2. Методика обследования технического состояния кузовов полувагонов.

2.3. Анализ технического состояния полувагонов в зависимости от

рода перевозимого груза.
Основные результаты и выводы по главе 2.
3. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ УЗЛОВ ВАГОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ АГРЕССИВНЫХ СРЕД
3.1. Методика оценки накопления повреждений в элементах конструкции вагона с учетом коррозионного износа
3.2. Методика конечноэлементного анализа напряженно
деформированного состояния узлов вагонов
Основные результаты и выводы по главе 3.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОУСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ ЗАДЕЛОК СТОЕК БОКОВЫХ СТЕН КУЗОВОВ ПОЛУВАГОНОВ.
4.1. Расчетные модели и схемы нагружения
4.2. Напряженнодеформированное состояние узла заделки шкворневой стойки.
4.3. Оценка накопления повреждений в конструктивных элементах узла заделки шкворневой стойки.
4.4. Разработка рекомендаций по совершенствованию конструкции узла заделки шкворневой стойки.
Основные результаты и выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Согласно [, ] «разрушение является многостадийным процессом, развивающимся во времени в локальных объемах металла и приводящим к глобальному нестабильному разделению при достижении предельного состояния». В последнее время для повышения детализации распределения полей напряжений в локальных зонах элементов конструкций и уточнения расчетных схем узлов и деталей подвижного состава наибольшее распространение получил метод подконструкций, представляющий собой поэтапный расчет, при этом результаты решения, полученные для всей геометрической конструкции при грубой конечно-элементной сетке, выступают в качестве граничных условий решения локальной зоны [, , , , ]. Сварные швы, соединяющие элементы конструкции, в этом случае чаще всего моделируются стержневыми элементами. Такой порядок анализа был использован в работе []. На последующих этапах конечно-элементного анализа исследуется уровень локальной напряженности в объеме исследуемого элемента путем создания дополнительных пластинчатых КЭ моделей [], или переходом к объемным КЭ моделям исследуемого элемента [, ]. Метод подконструкций получил распространение в работах Р. И. Зай-нетдинова, Б. Н. Карабина, С. Н. Киселева, В. В. Кобищанова, Л. Л. Кожевниковой, Г. Г. Крахмалевой, А. Г. Кузьменко, М. Н. Овечникова, В. Н.Л. Пастернака, О. М. Савчука, В. Ю. Шувалова и др. Так, в работе [] исследовались особенности распределения напряжений в сварных соединениях несущих конструкций подвижного состава. Расчет локального напряженного состояния в зонах концентрации напряжений производился на основе поэтапной методики МКЭ. В работе [] произведенный с помощью МКЭ поэтапный расчет позволил оценить динамические напряжения в зонах концентрации при ударных нагрузках в шкворневом узле платформы для перевозки большегрузных контейнеров. Метод подконструкций использован также зарубежными авторами [, ] при конечноэлементном анализе НДС кузова крытого вагона и его шкворневой балки. В ряде работ [, , , ] разработаны общие рекомендации по составлению расчетных схем кузовов вагонов по МКЭ, позволивших уточнить представления о НДС элементов конструкции. В работах [, , ] отмечено, что процесс разрушения начинается в локальных зонах вблизи концентраторов напряжений. При этом рядом норм [, ], действующих в отрасли энергетического машиностроения расчеты по допускаемым напряжениям дополнены уточненной оценкой НДС конструкции в локальных зонах. Основным способом соединения элементов металлоконструкций грузовых вагонов является сварка. При этом обследование в эксплуатации показывает, что места соединений сваркой являются одной из наиболее вероятных зон появления и развития разрушений [2, , ]. Это обусловлено тем, что места сварки, как правило, являются зонами концентрации напряжений, обусловленными геометрией конструкции, а остаточные сварочные напряжения усиливают концентрацию и, кроме того, являются вероятными местами появления дефектов в виде непроваров, шлаковых включений, возникающих вследствие нарушения технологии изготовления и ремонта. Сварные несущие элементы кузова полувагона включают в себя почти все основные типы сварных соединений, но в основном преобладают соединения с угловыми швами, которые составляют порядка -% []. В настоящее время имеется значительное количество работ, посвященных исследованию напряженного состояния сварных соединений с угловыми швами [, , ]. В работах [, ] предложены методики, в основе которых лежат схемы, при помощи которых находятся условные напряжения, действующие по так называемым опасным сечениям швов. Большая работа по исследованию прочности сварных соединений железнодорожного подвижного состава проводится на кафедрах “Вагоны и вагонное хозяйство” и “Технология сварки, материаловедение, износостойкость деталей машин” МГУПС (МИИТ) [-]. Экспериментальные данные, приведенные в [] показывают, что наибольшие пластические деформации и последующее разрушение в случае статического нагружения возникают вблизи такого сечения, в котором интенсивность напряжений является максимальной. В работе [] показано, что опасное сечение сварного шва располагается в зависимости от соотношения нагрузок под углом ф к катету шва, как правило, отличному от ° (рис.