Введение к работе
Актуальность темы Нспенное развитие химии полимеров и технологии получения стеклянных волокон и связу-ииих материалов обусловили ссоздание достаточно пиро-кой номенклатуры стеклопластиковых материалов.возможность применения которых на железнодорожном транспорте вызывает у специалистов в последнее время большой интерес.
Использование этих новых материалов,вироко применяемых в передовых областях техники.может оказать больное влияние на совершенствование подвижного состава.
Крупная научная задача , стоячая перед железнодорожным транспортом,связана с увеличением грузоподъемности многих вагонов за счет снижения тары без потери прочности несущих узлов. Применение стеклопластика в конструкциях подвижного состава позволяет репить эту задачу. В частности изготовление крыии грузового вагона из композитов дает значительные преимущества. Так на серийном крытом вагоне мод.11-270 постройки АВЗ снижается тара вагона приблизительно на 700 кг,на та-кув же величину возрастает грузоподъемность, продлевается срок службы крыии за счет исключения повреждений коррозией , сокращается трудоемкость при изготовлении и эксплуатации вагона.
Накопленный за последние годы отечественный и за-'рубежный опыт разработки и изготовления крупногабарит-
- 4 -них,высоко нагруженных и коррозийно-стойких конструкций.а также расширяющиеся объемы производства стеклопластиков в навей стране, позволяют приступить к разработке кузова железнодорожных вагонов из стеклопластика.
Созданию таких конструкций должно предвествовать математическое моделирование их работы и оценка работоспособности на основе анализа математических моделей.
При изучении напряженно-деформированного (НДС) состояния стеклопластиковой крыши не представляется возможным применить существующие методики расчета металлических крыв из за того, что стеклопластики - анизотропные материалы, имеющие в обцем случае многослойную структуру,где каждый слой обладает своими жес-ткостными характеристиками и оси упругой симметрии слоев могут не совпадать с системой координат оболочки
Предполагая в дальнейвем уделять внимание созданию крыви вагонов из композитов.отметим .что работ по расчету НДС оболочек . которые можно было бы непосредственно использовать при определении прочностных характеристик конструкций типа крыжи вагона в литературе нет.Большинство опубликованных работ посвячено решению конкретных задач расчета замкнутых оболочек врачения авиационных и космических конструкций. Вследствие того при разработке математических моделей элементов кузовов вагонов из композитов надо создавать собственные подходы,используя отдельные положения из опыта-смежных
- 5 -областей техники.
Цель работы Разработка методики оценки напряжен-но-дефориированного состояния анизотропной многослойной стеклопластиковой оболочки типа крыши вагона,имеющей ступенчато переменную, толщину в осевом и окружном направлениях,с учетом несовпадения главных осей анизотропии с главными, осями системы моделируемой конструкции.
Метод исследования - Решение поставленной задачи проводилось на основе разработки специализированных конечно элементных представлений объекта с использованием моментной теории оболочек и кинематической модели Тимошенко ,
. Научная новизна На базе названного выше подхода созданы математическая модель и методика оценки (НДС) анизотропной многослойной стеклопластиковой оболочки типа крыши крытого железнодорожного вагона . имеющей ступенчато-переменную толщину в осевом и окружном направлениях, с учетом несовпадения главных -осей анизотропии с главками осями системы координат оболочки.Построена матрица жесткости конечного элемента (КЗ) типа панели круговой цилиндрической оболочки со ступенчато-переменной в осевом направлении местностью.
Практическая ценность диссертации состоит в том.что:
I.Материалы диссертации являются составной частью научно исследовательских работ,направленных на создание прочных, надежных,имеющих рациональные характери-
стики конструкции вагонов.Разработанную методику моїно рассматривать как один из фрагментов по созданию системы автоматизированного проектирования грузовых вагонов.
2.Разработана методика .позволяющая произвести оценку НДС анизотропной многослойной стеклопластиковой оболочки типа крыиа вагона,имеющей ступенчато-переменную толщину в осевом и окруяном направлениях,переменный радиус.при.учете несовпадения главных осей анизотропии слоев с главными осями системы координат оболочки.
3.Проведена оценка области применения анизотропной теории оболочек при изменении одного из яесткос-тных параметров.
4. Разработан и реализован на ЭВМ программный вычислительный комплекс,позволяющий определить НДС состояние стеклопластиковых крыж с учетом основных видов эксплуатационных нагрузок.
5.На базе зтого комплекса выполнен большой объем расчетов по оценке работоспособности крыяи при изменении различных параметров.
Апробация работы Основные половения и результаты диссертации долояены и получили одобрение на заседании кафедры " Вагоны и вагонное хозяйство " ИИИТа (Москва,1992 г.),на научном семинаре " Динамика и прочность конструкций вагонов " при кафедре " Вагоны и вагонное хозяйство " КИИТа (Москва, 1993 г.)
Публикации По материалам работ опубликовано две
- 7 -статьи.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, вести глав,выводов, списков использованной литературы и2 приложений. Она содермит ИЪ страниц мамино писанного текста,20 рисунков. 15таблиц и 7В наименований литературных источников.
