Анализ напряженно-деформированного состояния и частот колебаний рам цистерн

• Автор: Долматов, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 131 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМЫ ПРОЧНОСТНЫХ РАСЧЕТОВ КОНСТРУКЦИЙ ВАГОНОВ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ
1.1. Краткий обзор теоретических исследований прочности и
динамики конструкций вагонов
1.2. Программные средства и их особенности
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РАМЫ ЦИСТЕРНЫ
2.1. Решение задачи напряженно-деформированного состояния
рамы цистерны методом конечных элементов
2.2. Создание расчетной модели и исследование напряженно-
деформированного состояния рамы цистерны
2.3. Разработка методики уточненной оценки напряженно-
деформированного состояния рамы цистерны
2.3.1. Расчетная модель рамы и граничные условия
2.3.2. Анализ результатов расчетов и сопоставление с 44 экспериментальными данными прочностных испытаний.
3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ КОЛЕБАНИЙ БАЛОК И ИХ ФОРМ НА ОСНОВЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
3.1. Анализ методов решения задач динамической
нагруженности вагонов
3.2. Матричные операции при исследовании собственных
колебаний методом конечных элементов
3.3. Аналитическое решение задачи о собственных колебаниях
балки
3.4. Решение тестовой задачи о собственных колебаниях балки
4. ЧАСТОТЫ И ФОРМЫ СОБСТВЕННЫХ И ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ РАМЫ ЦИСТЕРНЫ
4.1. Определение частот и форм собственных колебаний рам
цистерн
4.2. Исследование вынужденных частот и форм колебаний рам цистерн
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
К 2010 году железным дорогам России потребуется 7.8 тыс. локомотивов и 730 тыс. вагонов. Проектом федеральной программы обновления грузового подвижного состава уже с 2006 года предусмотрено ежегодно поставлять железнодорожникам 40 тыс. грузовых вагонов и 400 локомотивов /1/. Специалистами Министерства путей сообщений было подсчитано, что в условиях снижения перевозок и наличия избыточного парка подвижного состава целесообразно закупать электровозы и вагоны нового поколения. Их эксплуатация позволит значительно сократить расходы железной дороги на содержание и техническое обслуживание, сохранить имеющихся и привлечь новых грузоотправителей.
Глубокий кризис отечественной промышленности послужил причиной резкого спада производства в отрасли вагоностроения. Топливно-энергетический комплекс России благодаря своим стабильным экспортным возможностям оказался в более выгодном положении по сравнению с другими отраслями. Это и определило высокий спрос ка вагоны-цистерны по сравнению с другими типами грузовых вагонов. Особенно это относится к цистернам для перевозки нефтепродуктов. В связи с распадом в 1991 году СССР в России не осталось заводов по производству вагонов-цистерн. Исходя из этого, в сжатые сроки коллективами заводов (АО “Завод металлоконструкций”, АО “Рузхиммаш”, “СФАТ’-Рязань, ГУП “ПО Уралвагонзавод” и т.д.) была проделана большая работа по освоению выпуска новых цистерн.
В настоящее время на ГУП “ПО Уралвагонзавод” кроме полувагонов освоено производство железнодорожных цистерн широкой номенклатуры (около 15 типов цистерн) /2/. В 1992 году ГПО “Уралвагонзавод”, как новому производителю, были предъявлены новые требования к рамам цистерн, а именно наличие сквозных боковых балок и возможность установки буфер-

- удалены боковые продольные балки в промежутке между шкворневыми, т.к. напряжения в этих элементах не превышали 25 МПа (данные приведены в столбце 5 табл. 2.1);
- продольная средняя балка в консольной части рамы сдвинута дополнительно на 100 мм от хребтовой балки (данные приведены в столбце 6 табл. 2.1);
- одновременно внесены оба вышеописанных изменения ( данные приведены в столбце 7 табл. 2.1).
ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНЦЕВОЙ ЧАСТИ РАМЫ

Внесенные изменения позволили перераспределить напряжения в концевой балке и уменьшить массу рамы цистерны, исключив боковые балки, но только с точки зрения прочности конструкции.