Введение к работе
Актуальность темы. Перспективы развития вагонного парка страны на ближайшее десятилетие сформулированы в Федеральной программе "Разработка и производство в России грузового подвижного состава нового поколения" (до 2010 года). Основные ее положения предполагают формирование и расширение на основе системного подхода типажа грузовых вагонов нового поколения, обеспечивающих сокращение эксплуатационных затрат и повышение качества транспортного обслуживания, позволяющих успешно конкурировать с другими видами транспорта.
Для повышения качества вагонов - долговечности, безотказности в работе, ремонтопригодности, наряду с совершенствованием конструктивных форм, применением перспективных конструкционных материалов, прогрессивных технологий изготовления, технического контроля и ремонга, необходимо дальнейшее уточнение и развитие научных основ, норм и правил проектирования, расчета и контрольных испытаний создаваемых конструкций.
Все это в полной мере касается и кузовов вагонов, как одного из важнейших узлов, поэтому вопросы совершенствования методов и методик их расчетов в ближайшее время будут актуальны.
Особо перспективными в связи с повышенным интересом к задачам оптимального проектирования, связанным с многовариантными расчетами,
представляются малотрудоемкие, но вместе с тем достаточно информативные методики, позволяющие существенно экономить машинное время. Подходящим инструментом для решения вышеуказанных задач может стать конечноэлементный по своей природе алгоритм, использующий специализированные конечные элементы и позволяющий, в силу их специфических свойств, применять крупную сетку с относительно небольшим количеством узлов, что весьма желательно также и с точки зрения подготовки исходных данных. Алгоритм, построенный на использовании таких элементов, весьма рационален с точки зрения использования ресурсов компьютера.
Развитию такого подхода к моделированию напряженно-деформированного состояния кузовов вагонов для повышения эффективности, качества и сокращения времени отработки их конструкции посвящена предлагаемая диссертация.
Цель работы состоит в совершенствовании эффективной методики расчета несущих узлов кузовов вагонов с использованием специализированного конечного элемента.
Научная новизна диссертационной работы заключается: -в развитии и реализации новых подходов к получению матриц жесткости и векторов грузовых реакций конечных элементов общего вида для наиболее употребительных в вагоностроении объектов, типа криволинейного
стержня и цилиндрической панели, обращающихся в прямолинейный стержень и
пластину при стремлении радиуса кривизны в бесконечность;
- в разработке более совершенной, чем ранее применявшиеся, методики
для формирования матрицы жесткости и грузовых векторов специализированного
элемента, позволяющего моделировать работу несущих кузовов вагонов с учетом их
различных конструктивных особенностей.
Практическая ценность диссертационной работы заключается
-в разработке и применении для оценки напряженно деформированного состояния несущих конструкций кузовов вагонов новой методики, использующей специализированный конечный элемент, реализованной в виде программного приложения на языке C++;
-в моделировании частных задач, связанных с обоснованием конструктивных
решешш, относящихся к котлам цистерн.
Реализация работы. Результаты расчетного моделирования реализованы в
предложениях МИИТа и ИрИИТа по повышению надежности котлов цистерн, как
вновь строящігхся, так и ремонтируемых. Методики моделирования реализуются в
учебном процессе в МИИТе, в ИрИИТе и при проведении научных исследований.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались и получили одобрение на XXIII научной конференции сотрудников
института и специалистов эксплуатации и строительства железных дорог (Иркутск,
ИрИИТ, 1998 г.), на заседании кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» ИрИИТа в 1998 г., на заседании кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа в 1998 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, приложения, списка использованных источников.
