ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ MSC.FATIGUE ДЛЯ РАСЧЁТА ДОЛГОВЕЧНОСТИ НЕСУЩИХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ВНИКТИ, 2006 г. Авторы: - презентация

1 ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ MSC.FATIGUE ДЛЯ РАСЧЁТА ДОЛГОВЕЧНОСТИ НЕСУЩИХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ВНИКТИ, 2006 г. Авторы: к.т.н. Б.Б. Бунин Е.В. Шашкова

2 Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава. ВНИКТИ г. Коломна

3 Новая тележка для грузового вагона конструкции ВНИКТИ с нагрузкой от оси на рельс 25 т

4 Боковая рама на испытательном стенде

5 При расчёте долговечности деталей машин оценка прочности обычно производится по величине запаса по отношению к пределу выносливости. По принятым в железнодорожном машиностроении нормам запас прочности определяется по формуле где – предел выносливости материала; – амплитуда цикла; – среднее напряжение цикла; k – эффективный коэффициент концентрации; ψ – коэффициент чувствительности к асимметрии цикла.

6 Для узлов железнодорожных экипажей эффективный коэффициент концентрации определяется по формуле: где k эффективный коэффициент концентрации напряжений, учитывающий форму детали; k 1, k 2 коэффициенты, характеризующие неоднородность материала и внутренние напряжения в детали соответственно;, m коэффициенты, учитывающие влияние абсолютных размеров и состояние поверхности детали соответственно.

7 С целью уточнения величины коэффициента концентрации применительно к программе MSC.Fatigue нами был выполнен расчёт долговечности литой боковой рамы тележки грузового вагона, подвергавшейся испытаниям на специальном стенде под действием переменных нагрузок. Материал боковой рамы – сталь 20ГЛ. Её характеристики: предел текучести: т =275 МПа; предел прочности: в =540 МПа; предел выносливости: -1 =215 МПа. Для указанных целей такая постановка задачи весьма удобна, поскольку здесь мы имеем вполне определённое нагружение и известное количество циклов до разрушения.

8 Схема (а) и цикл (б) нагружения рамы на стенде.

9 Модель рамы для статического расчёта.

10 Наиболее нагруженная зона (буксовый вырез).

11 Зона разрушения (рессорный проём)

12 п/п Зона Уровень максимальных напряжений цикла, МПа Количес- тво циклов Примечание 1. Рессорный проём 205 1,13×10 6 Разрушение 2. Рессорный проём 205 2,95×10 6 Разрушение 3. Буксовый вырез 268 2,95×10 6 Без разрушения

13 Кривая усталости в деформациях, построенная программой

14 Что требуется для широкого внедрения у нас программы Fatigue 1. Создание базы данных усталостных свойств конструкционных материалов, применяемых в железнодорожном машиностроении. 2. Разработка типовых блоков нагружения (историй нагружения) для основных типов подвижного состава.

15 В заключение можно сказать, что мы высоко оцениваем уровень разработки программы. Она позволяет нам перейти на более высокий уровень расчётов, требует от нас хорошего знания теории усталостной прочности. Даже при отсутствии достоверных исходных данных, когда трудно получить надёжные абсолютные характеристики долговечности, программа может с успехом использоваться для сравнительных расчётов вариантов конструкции, позволяя на стадии проектирования выбрать оптимальный вариант.

16 Спасибо за внимание