Введение к работе
- З -
Актуальность работы: В практике вагоностроения уделяется большое внимание вопросам оценки нагруженности вновь проектируемых и находящихся в эксплуатации конструкций.
Наиболее распространенным типом парка грузовых вагонов (~40%), осуществляющим перевозки основных видов сырья и производственных грузов является полувагон.По данным групп надежности ҐІКБ ЦВ МПС, полувагон является и наиболее повреждаемым видом подвижного состава, причем значительная часть отказов (~50%) приходится на элементы кузова и рамы,среди которых основное количество отказов (до 90Х) приходится на сварные соединения. При этом, по данным ряда организаций, усталостные трещины начинают возникать в несущих сварных конструкциях, полувагонов уже черев 2-3 года эксплуатации. Работоспособность восстановленных вагонов, как правило, из-за низкого качества ремонтных работ, остается на низком уровне и,как показывает статистика,уже через 3-4 месяца после периодического ремонта в полувагонах возникают трещины,приимуїдественно в зонах ремонтных сварных швов,которые приходится устранять при текущем отцепочном ремонте. Очевидно, что расчетные схемы кувовов полувагонов должны обеспечивать возможность уточнённой оценки напряжённо-деформированного состояния (НДС) в местах сопряжения отдельных элементов и локальных зонах сварных швов при различных условиях эксплуатации.
Таким образом, вадача совершенствования несущих сварных конструкций кузова полувагона, на основе уточненных методик расчета, является актуальной.
Цель диссертации: Разработка рекомендаций по совершенствованию наиболее повреждаемых в эксплуатации сварных узлов полу-
- 4 -вагона на основе уточнённых поэтапных конечноэлементных расчётов их нагруженности.
Методика исследования: Для решения поотавленой цели использовался метод конечных элементов (МКЭ), реалиьовамный на баэе программного комплекса "АСТРА".
При разработке и реализации методик использовались основные положения МКЭ, теории упругости, а также матеметическое моделирование НДС на ЭВМ. Достоверность реаультатов определялась сравнением полученных данных с результатами аналитического расчета и экспериментов.
Научная новизна: Разработаны методики и программное обеспечение для проведения комплекса поэтапных конечноэлементных расчетов сварных конструкций ьагонов, которые позволяют оценить НДС от эксплуатационных нагрузок как конструкции в целом, так и отдельных сварных швов и зон локальной концентрации напряжений и деформаций. Разработаны методики полуавтоматиэированного поэтапного расчета при переходах: а) от стержневой конечноэлем'ент-ной модели (КЭМ) к пространственной; б) от пространственной КЭМ к пространственной с большим сгущением сетки; в) от пластинчато-стержневой КЭМ к пространственной; г) от пространственной КЭМ к объемной.
Разработана методика и программное обеспечение для расчета сварных уэлов конструкций вагонов при переменном усилии контакта между поверхностями отдельных элементов,имеющих ннхлесточные сварные либо дуговые проплавные соединения. Использование разработанной методики позволяет получить более точную оценку НДС сварных соединений с учетом реальной площади их взаимодействия. Практическая ценность: На осноье разработанных методик ио-луавтсматизироваяного поэтапного перехода для расчета сварных
- 5 -конструкций полувагонов от эксплуатационных нагрузок и методики расчета сварных конструкций полувагонов при переменном усилии контакта, созданы программы,включенные в ПК АСТРА и расширяющие возможности его использования.
Разработан комплекс КЭМ, включающий в себя: пластинчато-стержневую КЭМ полувагона, пространственные КЭМ вариантов узла заделки промежуточной стойки (УЗПС), объемные КЭМ наиболее нагруженных зон узла,позволяющие проводить последовательную оценку нагруженности сварных конструкций полувагона от зксплуатацион-ных нагрузок, достигая локальной 8оны отдельных сварных швов. Разработанные КЭМ использовались на ГПО "УРАЛВАГ0НЗАВ0Д".
Рекомендовано изменить конструкцию соединительной накладки в зоне округления гориаонтальнои и наклонной частей по радиусу R=90mm, а не 15мм, как ь серийном варианте. Для ремонта эксплуатируемых в настоящее время полувагонов,рекомендуется использовать перспективный вариант УЗПС с уменьшенными вырезами в полках при отсутствии злектроэаклепок.а для вновь строящихся полувагонов использовать новый швеллерообраэный профиль стойки. Предложенные рекомендации используются в процессе модернизации стойки на ГПО "УРАЛВАГОНЗАВ0Д".
Апробация работы:Результаты работы доложены на Международной научно-технической конференции "Сварные конструкции" (Киев, 1990г.);Международной научно-технической конференции "Современные проблемы сварочной науки и техники"(Ростов-на-Дону,1993г.); на конференции "Неделя науки - 93" (Москва,МИИТ,1993г.); на заседании научно-технического семинара кафедры'Технология. сварки, материаловедение и износостойкость деталей машин"(Москва,1995г).
Публикации:По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Объём работы: Диссертация'состоит из введения, четырех
глав, общих выводов и списка литературы. Изложена на 150 листах машинописного текста, содержит 69 рисунков, 4 таблицы, 94 наименования литературы.
