Исследование напряженно-деформированного состояния боковой рамы тележки 18-100 с учетом технологического рассеивания геометрических параметров ее сечений

• Автор: Даниленко, Сергей Святославович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ. ОБЗОР МАТЕРИАЛОВ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ БОКОВОЙ РАМЫ ТЕЛЕЖКИ 0 ГРУЗОВОГО ВАГОНА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

ДИССЕРТАЦИИ.

ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ БОКОВОЙ РАМЫ

1.1. Объект исследования. Методика проведения испытаний

1.2. Выбор схем наклейки датчиков. Тарировка измерительных приборов.

1.3. Выбор схем нагружения и закрепления боковой рамы при проведении эксперимента

ГЛАВА 2. КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БОКОВОЙ РАМЫ. ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ. .

2.1. Выбор и обоснование применяемых конечных элементов

2.2. Тестирование выбранных конечных элементов и обоснование выбора густоты конечноэлементной сетки.

2.3. Описание построения конечноэлементных моделей боковой рамы.

2.4. Задание граничных условий силовых и деформационных

2.5. Расчет боковой рамы на экспериментальные нагрузки.
2.6. Обработка результатов расчета.
2.7. Моделирование боковой рамы, участвующей в эксперименте,
с учетом ее фактических размеров.
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОТКЛОНЕНИЙ ТОЛЩИН СТЕНОК БОКОВОЙ РАМЫ
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАЗБРОСА ТОЛЩИН СЕЧЕНИЙ БОКОВОЙ РАМЫ НА НДС.
4.1. Исследование взаимного влияния сечений друг на друга.
4.2. Определение расчетных нагрузок в соответствии с Нормами.
4.3. Определение границ рассеивания напряжений в опасных сечениях рамы за счет рассеивания толщин стенок рамы
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Модель была составлена из прямоугольных и треугольных конечных элементов оболочечного типа. При разработке модели были сделаны следующие допущения: криволинейные контуры элементов рамы были заменены ломаными, радиусы закругления не учитывались. Результаты расчетов НДС от действия вертикальной нагрузки на некоторых участках хорошо согласуются с результатами экспериментов. В дальнейшем, при исследовании прочности боковых рам исследовались и более точные схемы, в частности, в работах О. Н. Попова []. Им было проведено трехмерное конечно-элементное моделирование боковой рамы с помощью объемных четырехузловых тетраэдральных элементов. Как указывает автор, результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными. Наряду с теоретическими методами исследования НДС боковых рам применялись экспериментальные методы. Многие исследователи занимались проблемой повышения долговечности боковой рамы [8, , , , , , , , , , , , ]. Экспериментальные работы в основном были связаны с циклической нагрузкой, возникающей в элементах вагона при движении поезда. Оценивалась циклическая трсщииостойкость элементов боковой рамы. Некоторые исследования были связаны с прогнозированием ресурса технических систем и их элементов на стадии эксплуатации (остаточного ресурса), решались вопросы о возможности продления эксплуатации объектов, отработавших первоначально назначенный срок службы. Внедрение результатов этих исследований позволило сократить число трещин в углах рессорного проема и во внутреннем углу буксового проема. Так H. H. Невзорова занималась исследованием влияния переменных нагрузок на боковую раму []. Ею было проведено тензометрирование боковых рам на стенде при приложении вертикальной нагрузки. В году кафедрой «ДПМ» (БИТМ) совместно с БСЗ были проведены научно-исследовательские работы по повышению надежности крупных стальных отливок грузовых вагонов []. В ходе этой работы был проведен анализ технологических дефектов, их распределение в боковой раме, а также металлографический анализ структуры металла в зоне горячих трещин. В рамках этой работы были проведены усталостные испытания боковой рамы. Испытания боковой рамы при статических нагрузках были направлены на исследование напряженного состояния внутреннего угла буксового проема и возможности его усиления. В - гг. ВНИИЖТ проводились исследования напряженного состояния литых детален тележек при эксплуатационных нагрузках на ось 0 кН [1]. Специалисты ГосНИИВ неоднократно предлагали меры по повышению эксплуатационной надежности боковых рам. При усталостных испытаниях боковых рам ио действующим методикам трещины выявляются в зонах внутреннего угла буксового просма и нижнего утла рессорного проема, а также в наклонном поясе, в то время как в эксплуатации наблюдается появление трещин в других зонах. Так по результатам дефектоскопирования боковых рам тележек модели -0 за период с по год в Витебском вагонном депо [] из 5 было забраковано боковых рамы, в том числе, по следующим повреждениям: в наружном углу буксового проема - %, продольная трещина в надбук-совой области - ,3%, во внутреннем углу буксового проема - ,2%, в нижней части рессорного подвешивания - 7,4%. Важно отметить, что повреждения отмечены у рам, находившихся в эксплуатации менее лет. Аналогичная картина наблюдается и по другим вагонным депо. В связи с этим, одним из важных направлений исследования боковых рам является выявление причин их разрушения в эксплуатации с целыо совершенствования конструкции. Одной из заметных работ, выполненных в этом направлении, является работа Б. В. Харитонова []. В ней анализируются повреждения в наружном углу буксового проема и в надбуксовой области. Проведенные им исследования помогли выявить причины повреждений в этих областях. Было установлено, что одной из наиболее вероятных причин образования трещин в зоне наружного угла буксового проема боковых рам тележек является воздействие продольных сил, возникающих при торможении вагона с помощью балочных вагонных замедлителей на сортировочных горках и при соударении вагонов в подгорочном парке.