Введение к работе
Актуальность работы:Наиболее рациональный решением проблемы перевоагаї пасоаторов в крупных городах о точки зрения безопасности движения,скорости,вместимости,регулирования провозной способности,комфорта является строительство метрополитенов и совершенствование их подвижного состава.
Вагоны метрополитена являются сложными сварными металлоконструкциями. Совершенствование несущих сварных конструкций вагонов и технологии их изготовления возможно за счёт снижения металлоёмкости при использовании более прочных низколегированных сталей,а также за счёт тщательного анализа новых конструктивных решений.При атом,должна быть обеспечена необходимая зрочность и надёжность конструкций.Совершенствование конструктивных и технологических решений необходимо осуществить на оо-юве уточнённой оценки напряжённо-деформированного состояния [НДС) в зонах концентрации деформаций и напряжений.Причем,оценку НДС необходимо проводить на база современных расчётных и ікспериментальньи методик.
Цель диссертации:Разработка и внедрение рекомендаций по :овершенствовании конструкции несущих сварных элементов кузова іагонов метро и технологии их изготовления,направленных на по-шение их прочности и надёжности при одновременном снижений іетаооемкости на базе уточнённой оценки НДС наиболее нагружен-ых сварных узлов.
Ыетодииа исследования: Уточнённая оценка НДС несущих свар-ых конструкций вагонов метрополитена проведена с использовани-м метода конечных элементов (МКЗ) и методики поэтапного расче-
та на базе программного комплекса "АСТРА" и "Сварка".
Разработана методика и использованы алгоритм и программное обеспечение для решения задач нестационарной теплопроводности и термоупругопластичности применительно к сварным соединениям вагонов. Методика основана на использовании МКЭ и основных положений теории пластического течения .ассоциированной с условием текучести Губера-Мизеса. Решение выполняется в квааистатическон постановке с учетом предыстории нагружения как на разных шагах по времени при сварке одного шва,так и при многослойной сварке.
Оценка ресурса наиболее нагруженных в эксплуатации СЕарных соединений вагона проведена на основе критерия малоциклового повреждения (использован деформационно-кинетический критерий ыалоцикловои прочности) на базе усовершенствованной программы MCY.
Экспериментальные исследования температурных полей,деформаций и напряжении в зоне сварных соединений проведены на основе разработанной методики определения температурных полей с использованием контактных термопар,магнитоупругого метода и метода тензометрии.
Научная новизна:Разработана методика и проведён уточненный анализ НДС несущих сварных конструкции вагонов метрополитена при эксплуатационных нагружениях и технологических воздействиях, на базе основных положений теории теплопроводности,теории пластического течения и численного метода конечных элементов. Усовершенствована методика и проведена оценка ресурса несущих сварных конструкций кузова вагона метро на базе программы MCV,адаптированной к персональным компьютерам.
- -'.J
Практическая ценность:Научно обосновано использование в конструкции серийно изготавливаемых вагонов метрополитена элементов из низколегированных сталей о уменьшенной толщиной стенки. Предложен оптимальный путь совершенствования конструкции хребтовой балки рамы кузова. Этот конструктивный вариант принят за основу А/0 "Метровагонмаш" при разработке перспективных конструкций вагонов метрополитена на базе алюминиевых сплавов и нержавеющих сталей.Одновременно снижены затраты на техническое обслуживание и ремонт.
Проведена экспериментальная оценка температурных полей,остаточных сварочных и эксплуатационных напряжений несущих сварных конструкций вагонов метрополитена и сопоставление с результатами расчета.
Разработаны и внедрены рекомендации по совершенствовании конструкции и технологии изготовления шпинтонных узлов рам тележек вагонов.
Апробация работы:Результаты работы доложены на Всесоюзной научно-технической конференции " Повышение механических и эксплуатационных свойств сталей массового производства " (Москва, 1990 г.); 14-ой научно- технической конференции " Вопросы качества,надежности,прочности и долговечности машиностроительной продукции " ( Тверь,1991 г.);научно-технической конференции стран СНГ " Производство и надежность сварных конструкций" ( Москва,1993 г.);международной научно-технической конференции " Современные проблемы сварочной науки и техники" ( Ростов-на-Дону ,1993 г.);на заседании научно-технического семинара кафедры "Технология сварки,материаловедение и износостойкость деталей машин и аппаратов" (Москва,1995 г.).
Публикации:По материалам диссертации опубликовано 7 работ.
Объём работы:Диссертация состоит из введения.четырех глав и общих выводов.Она содержит 149 страниц машинописного текста, 9? рисунков на 95 с, 17 таблиц,вклпчает 158 наименований отечественной и зарубежной литературы, приложение на 6 с.
