Российская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Анализ долговечности тележки вагона метро с применением программных продуктов MSC Е.К. Рыбников, А.В. Карюкин (ЗАО ВКМ Инжиниринг), М.Н. Закс (ОАО НИИВагоностроения), С.А. Сергиевский (MSC.Software Corporation)

2 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Железнодорожный подвижной состав должен быть Комфортабельным

3 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Железнодорожный подвижной состав должен быть Комфортабельным Безопасным

4 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Железнодорожный подвижной состав должен быть Комфортабельным Безопасным …

5 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Железнодорожный подвижной состав должен быть Комфортабельным Безопасным … Долговечным

6 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Анализ длительного динамического нагружения Колебания и вибрации – неотъемлемые условия работы самых разных изделий Усталостное разрушение – разрушение от действия повторяющихся или иных переменных нагрузок, которые никогда не превышают уровня, достаточного для разрушения при одиночном нагружении Методы анализа: испытания и/или расчёт Fatigue – специализированный инструмент компьютерного углубленного исследования усталостного разрушения A partnership for excellence in durability technology

7 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Интегрированный процесс анализа усталостного разрушения Большое число факторов, влияющих на результат Без сопоставления результатов расчета с экспериментом, корректно учесть все факторы крайне сложно Наибольшая эффективность достигается при совместном применении расчетов и экспериментов Корреляция Параметры материала и техпроцесса Анализ на соответствие ТЗ CAE-модель ПрототипНагрузки Тест на долговечность Расчёт долговечности Сбор и обработка данных Нагрузки

8 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Геометрическая и КЭ модель рамы тележки вагона метро Свыше 1 млн. узлов Свыше 630 тыс. элементов TET10 Patran Solid Works

9 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Нагружение расчётной модели Расчёт НДС в полной динамической постановке Расчёт НДС в квазистатической постановке Применим, если f 1 f нагружения * 3 Учитывается совместное действие нагрузок Нагружающие факторы Гравитация (константа) Вертикальная нагрузка Горизонтальная поперечная нагрузка Зависимость от времени отношения действительной нагрузки к статической расчётной нагрузке

10 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Учёт усталостных характеристик материала Методы расчёта долговечности в Fatigue: Метод номинальных напряжений; Метод номинальных деформаций; Метод моделирования роста трещины. Усталостная характеристика материала Экспериментальная; Расчётная (на базе E, σ в, σ т и μ) Сталь 09 Г2С

11 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Расчёт долговечности рамы Цель исследования: Практическая демонстрация возможностей расчётного определения зон образования усталостных трещин и количества циклов нагружения до их появления Оценка эффективного коэффициента концентрации напряжений для последующего использования при расчётном анализе долговечности близких по конструкции изделий Исследовано влияние Характерного размера элементов КЭ сетки (3 варианта) Точности моделирования конструкции рамы (2 варианта) Точности моделирования закрепления рамы на испытательном стенде (2 варианта) Точность воспроизведения нагрузочного режима (2 варианта) Корреляция Тест на долговечность Расчёт долговечности KfKf

12 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Результаты расчёта НДС рамы Гравитационная нагрузка Горизонтальная поперечная нагрузка Вертикальная статическая нагрузка MSC Nastran

13 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Расчётная долговечность рамы 14,27 млн. циклов 95,11 млн. циклов 11,73 млн. циклов Fatigue

14 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Расчётная долговечность рамы Эффективный коэффициент концентрации напряжений Экспериментальная долговечность – около 8,1 млн. циклов K f 1,6 Fatigue

15 MSC ConfidentialРоссийская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Выводы Проведёна расчётная оценка долговечности рамы тележки вагона метро при стендовых усталостных испытаниях Результаты расчётного определения долговечности хорошо согласуются с результатами стендовых испытаний натурного образца Определено значение важного параметра, применяемого при расчётном анализе долговечности – значение эффективного коэффициента концентрации напряжений K f 1,6. Полученное значение целесообразно использовать при расчётном анализе близких по конструкции изделий, уточняя его по мере накопления экспериментальных и расчётных результатов Установлена весьма сильная зависимость результатов расчётной оценки долговечности от точности моделирования конструктивных особенностей изделия, условий закрепления и нагружения расчётной модели Программные системы MSC.Software – эффективный инструмент инженерного анализа долговечности разрабатываемых конструкций

Российская конференция пользователей систем MSC | октября 2006 г. | Москва Спасибо за внимание!