Введение к работе
' j
Актуальность работы. В "Основных направлениях экономического и социального развития на 1986-1990 годы и на період до 2Q00 года" перед яелезнодорожным транспортом поставлена задача - своевременное, качественное и полное удовлетворение народного хозяйства в перевозках.
Один из путей увеличения объема перевозок нефтепродук-тов является использование -восьмиосных цистерн, котел которых для придания большей кесткости подкреплен шпангоуташ. . По стати стичесіаш данным эксплуатации в сварных узлах шпангоутов возшікаят трецини. Поиск новых инженерных решений с целыэ улучшения технико-экономических показателей определил' соэдалио нового типа цистерн, где впервые в гаро::ол практико по прэдлот.екип кафедры "Вагоны и вагсшюе хоэяйство"1ШИТа применена шпангоуты перзменного сечения. В связи с отим,, полное научное и практическое значение приобретает; задача как совершенствования сучествукг.^их СЕариых узлов шпангоутов и технологии их роконта, таї: и разработки расчетно-экспорн-менталыых методик, позволяющих правильно оценить прочность и издзгность еззрных узлов на этапе проектирования и отработки новых конструкций. Таким образом, проблег^а пошзешш прочности и надегшостн сварных узлов шпангоутов восыглосных цистерн является актуальной, соответствующей ватноПшин задачам в области вагоностроения и эксплуатации вагоіаюго парка.
Цель и задачи исследования. Целья работы является повн-пешїе работоспособности котлов восьмиосных цистерн на о*"
во совершенствования конструктивных элементов, путец разработки и использования методик расчетнэ-экспериментальной оцзшзі напрякенио-деформированного состояіия (НДС), прочности и ресурса сварных узлов шпангоутов восьмиосных цистерн. Дія достижения поставленной цели в работе резались следующие задачи:
-- разработка и внедрение методики обследования технического состояния сварных узлов шпангоутов на вагоноремонтном заводе (ВЕЗ);
расчет показателей надежности сварных узлов шпангоутов по результатам натурного обследования;
разработка методики и осуществления оценки НДС сварных узлов на основе метода поэтапного расчета и применения критерия локальных перемещений (D -критерия) для зон преимущественных эксплуатационных повреждений сварных узлов;
разработка мотодики и проведение экспериментальной оценки нагруженности сварных узлов при ударных испытаниях с прїжзнєнием медных гальванических датчиков и ыалобазных тен-зомэтрлчзскпх датчиков;
разработка и внедреіше расчетно-окспоршонтального метода оценки ресурса сварных узлов на осново кспользоваїсіл
основных положений теории распознавания образов; і
- разработка и внедрение рекомендаций по совррлонстзова-
нив сварных узлов шпангоутов восьмиосных цистерн.
Методика исследования. В работе проведены теоретические исследования НДС при упруго-пластическом деформировании материала методом конечных элементов (МКЭ) с использованием методики поэтапного расчета (МПР). Выполненный анализ НДС
в локальных зонах концентрации напряжений и деформаций основывался на использовании критерия локальных перемещений (1)-критерия). Экспериментальные исследования циклической прочности проводились на стендах и испытательных установках. Испытании подвергались образцы, сварше узлы и реальная конструкция с использованием метода гальванических покрытий и малобгзнай тензометрії!. Разработашіая методика оценки ресурса конструкций основывается на использовании основных положений теории распознавания образов, а экспериментальная часть - на использовании микропроцессорной техники.
. Научная нозизна. Основные научные результаты, полученные з диссертационной работе, заключаются з следующем:-
предложена методика расчетной оценки усталостной прочности на основе использования критерия локальных перемещений по разработанным конечно-элементным моделям (КЭМ) котлов цистерн и оценки НДС зон концентрации с применением метода поэтапного расчета;
разработан метод оценки циклической прочности и ресурса конструкций на основе использования теории распознавания образов, где в качестве информативных признаков, характеризующих процесс накопления повреждений, использовались асимметрия циклов, площадь под кривой электрического сигнала и количество циклов нагруявния (А.С. № 1536259).
Практическая ценность. Разработаны методика и карта натурного обследовшшя технического состояния сварных узлов шпангоутов восьмиосных цистерн и определены показатели их эксплуатационной надежности. Произведена расчетная и экспериментальная оценка циклической прочности сварных узлов
- б -
шпангоутов по результатам ударных испытаний. По результатам численного моделирования разработаны и внедрены на Кызыл-Ар-ватском вагоноремонтном заводе конструктивные варіанти крепления наиболее повреждаемых в эксплуатации сварных узлов креплєшія кронштейнов наружных лестниц воськиосных цистерн. Разработан вариант шкропроцессорной реализации и програм-ное обеспечение классификатора ресурса сварных узлов. Методика оценки ресурса конструкций на основе-теории распознава-шш образов внедрена в Уральском отделении ВНИИЖГ.
Апробация работы. Результаты работы долскены на областной научно-технической конференции "Роль молодых ученых и специалистов в ускорении научно-технического прогресса на транспорте",Свердловск,1987 г.;-научно-технической конференции "Повышение надежности, совершенствование технического обслуживания и ремонта вагонов", Свердловск, 1989 г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Методы и средства диагностирования технических средств глелезнодорожного транспорта", Омск, 1989 г.; заседаниях кафедр ','Вагош и вагонное хозяйство" и "Материаловедение и ТКМ" МИИТа, Москва,1989 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликоіа-ны в шести печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих результатов и выводов,списка, включающего 97 наименований литературы^в том числе 2 на иностранном языке и 5 приложений. Она содержит 121 страницу машинописного текста, 54 иллюстрации и ? таблиц .
