автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Анализ повреждаемости и оценка работоспособности несущих сварных конструкций грузовых вагонов

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (ШИТ)

На правах рукописи

ВОРОНИН Николай Николаевич

АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ И ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ НЕСУЩИХ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

о

05.03.06 - Технология л машины сварочного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ)

Научные консультанты: доктор технических, наук, * профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Иванова В.С.,

доктор технических наук, профессор Киселев С.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, .

профессор Хусидов В. Д.

доктор технических наук, профессор Сагалевич В.М.

доктор технических наук, профессор Сакало В.И.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ)

Зенита состоится "<¿-3" 1994 г. в час. .

на заседании диссертационного совета Д. 114.05.05 при Московском Государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 101475, ГСП. Москва А-55. ул. Образцова, 15, ауд. 1210.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета,

Автореферат разослан. " А&^/щЬа 1994 г.

.Отзыв на автореферат, заверенный печатью.»просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь

диссертационного совета . _ "^-у //

д.т.н.. профессор _ <••' В.Н.Филиппов

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Лклщальиость проблемы. Тенденция к снижению запасов прочности конструкций различного назначения при одновременном сохранении или повышении их эксплуатационной надежности определяет необходимость совершенствования, на основе новейших достижений науки, численных методов расчета высоконагруженных конструкций. Вагонные конструкции различного назначения работают в сложных температур-но-силовых условиях. Известно, что до настоящего времени подавляющее количество грузов перевозится из одного региона страны в другой по железной дороге, причем большинство перевозок приходятся на четырехосные полувагоны, которые составляют около 40? вагонного парка. В последние десятилетня широкое распространение получили восьмиосные полувагоны и цистерны, особенно в районах Дальнего Востока и Сибири. К наиболее ответственным и нагруженным узлам полувагона относятся узлы заделок стоек и шкворневой узел.• а в восьмносных вагонах - соединительная балка, котел цистерны и т.п. Данные обследовании показывают, что большинство трещин являются усталостными, возникающими в сварных швах и местах перехода сварного шва к основному металлу, где возникает концентрация напряжений. Особенно часто разрупения наблюдаются после произведенного ремонта, что приводит к поступлению полувагонов в текущий отцепочный ремонт, в среднем 7.02 раза в год. В связи с этим разработка расчетных методов, позволяющих оценивать работоспособность сварных несущих конструкций вагонов не только при проектировании, но и после ремонта с применением концентрированных источнике? теплоты (сварка, наплавка) является актуальной задачей. Гс-еш!? этой проблемы псгвслит перевести традиционные способы проектирования и ремонта слежнкх сварных конструкций на белее вы-у{\ч::--н.ь", оСе.^ечпга-гщнй' хотение прочности и работоепосо'о-

ности. долговечности и надежности, снизить эксплуатационные расходы. связанные с поступлением в отцепочный ремонт и т.п.

В этой связи в представленной работе поставлена и решена крупная научная проблема, имеющая большое народно-хозяйственное значение, связанная с разработкой инженерного метода расчета работоспособности сварных узлов грузовых вагонов при упруго-пластическом деформировании материала с-использованием метода конечных-элементов, на базе синергетической концепции повреждаемости.

Цель и задачи работ. Целью настоящей работы явились: анализ повреждаемости, разработка расчетного метода оценки работоспособности несущих сварных конструкций вагонов на этапах проектирования с учетом эксплуатационных условий и ремонта и разработка на этой основе мероприятий по повышению работоспособности сварных конструкций вагонов. Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:

- провести анализ повреждаемости сварных узлов грузовых вагонов при различных режимах эксплуатации и разработать расчетный метод оцейш напряженно-деформированного состояния (НДС) этих узлов;

- развить синергетическую концепцию повреждаемости металлов и на ее основе, применительно к анализу работоспособности сварных узлов, грузовых вагонов, обосновать критерии повреждаемости материала при квазистатическом и циклическом нагружении с различной а^симетрией цикла.включая упруго-пластическую область нагружения;

- разработать расчетные модели зон концентрации напряжений

для оценки НДС в зоне концентрации напряжений характерных сварных

>

соединений вагонов;

- на основе использования МКЭ и на базе созданного метода- 1 чесюго и программного обеспечения разработать и внедрить практи-

ческие рекомендации по совершенствованию конструкций и технологии ремонта отдельных узлов вагонов.

Методы исследования. В теоретических исследованиях использовались фундаментальные положения теории упругости и пластичности; нелинейной механики разрушения • с учетом последних достижения в области синергетики - нового научного направления. Для обработки

экспериментальных данных использовали статистические методы. Рас-

к

четы выполнены на ЭВМ. Механические испытания выполнены на установках фирмы "ИНСТРОН", а усталостные - на установке Фирмы "ШЕНК" и на специальном стенде для циклических испытаний крупногабаритных сварных узлов.

Научная новизга. Развита смнергетическая концепция' повреждаемости, позволившая обосновать использование энергетического критерия плотности энергии деформации (ПЭД) и деформационного Б-критерия при расчете локального НДС деформируемого металла методом МКЭ. На основе сформулированной концепции разработан метод оценки работоспособности сварных узлов грузовых вагонов как на этапе проектирования конструкции, так и после проведения ремонтных работ. Получены аналитические зависимости для определения ПЭД и разработана методика определения предела выносливости в случае деформирования материала, как в упругой, так и в упруго-плзсти-ческой области, при квазистатическом и циклическом видах нагруже-ния.

Практическая ценность и реализация результатов работ.

Развитые в работе методы оценки сопротивления свзрных узлов вагонов вязким и квазихрупким разрушениям позволяют оценить прочность и работоспособность конструкции, выбрать марку стали и сварочные материалы, обеспечивакэдз тргбуемьй уровень прочности элементов конструкция, а также моделировать' различные конструктивные вари-

анты сложных сварных узлов вагонов. Практическую ценность представляют также разработанные алгоритмы и программы: по бценке НДС, при упругом и упруго-пластическом деформировании материала; вычисления граничных нагрузок при межэтапном переходе от стержневой модели к пространственной или объемной, с учетом депланации сечения: автоматической генерации сетки в зонах концентрации напряжений сварных соединений; вычисления ПЭД в<местах концентрации нап- ■ , ряжений при квазистатическом и'циклическом нагружении. Результаты исследований внедрены ПКБ ЦВ МПС. ВШ1Ш и других организациях. ' Ряд основных положений и результатов работы используется в учебном процессе при чтении курсов лекций, при курсовом и дипломном проектировании на кафедре "Технология сварки, материаловедение и износостойкость' деталей машин" (ТСМИ) МИИТ.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международных симпозиумах, конференциях и семинарах (Россия. Новгород. 1994; СССР, Киев, 1981, 1988; ЧССР, гШпа, 1988), Всесоюзных симпозиумах и конференциях (Днепропетровск, 1988; Иркутск, 1989; Кие£ 1978, 1987, 1990; Ленинград, 1987, 1991; Москва 1988. 1990. 1991; Свердловск, 1990; Тверь, 1991), научно-техническом . совете вагонного отделения ВНИИЖТ, 1985; заседаниях кафедры ТСМИ и Вагоны МИИТ, 1988, 1990, 1994. .

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 50 работ: Структура и объем диссертант■ Диссертация состоит из введешь, "четырех глав, выводов, списка литературы из 245 наименований , и приложения, изложенных на 257 страницах машинописного текста с 17 таблицами, содержит 97 рисунков.

щ

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВО ВВЕДЕНИИ проведен краткий анализ основных подходов к . оценке прочности и работоспособности сварных узлов грузовых ваго-

нов. Сделан вывод о необходимости развития методов расчета НДС на бйзе новых критериев разрушения материалов и элементов конструкций при квазистатическом (кратковременном и длительном) и циклическом нагружешш. создания расчетных моделей зон концентрации напряжений, разработки соответствующих алгоритмов и программ. Определена цель исследований, сформулированы научные положения и отражена практическая значимость работн.

Большой вклад в решение вопросов по разработке, расчетных и экспериментальных методов оценки НДС, прочности и надежности элементов конструкций подвижного состава внесли ведущие институт» отрасли ВНИИВ. ВНИДОСТ. МЖГ. ПКИЯТ. диит; БИТМ к др. Фундаментальные работы отечественных ученых Е.П. Блохина. Ю.П.Боронгнко. С.В.Вершинского. В.Н.Данилова. И.П.Исаева. Н.А.Костенко. К.П.Королева. В.Н.Котуранова. Л.Д.Кузьмича. А.С.Лисовского, В.П.Лоэби-нева, Б. А.МеПснера. Е. Н.Никольского. Л.Н.Никольского. Н. Н.Овечни-

9

кова, А. П.Приходько. А.И. Речкалова. А. Н.Савоськина. О.Н.Савчука, й. И. Соколова. В. Д. Хусидова. Л.А.Шадура. Н. Н. Шапошникова и других явились базой для оценки и повышения прочности и надежности вагонных конструкций.

Решению зад'ач в области изучения и повышения прочности материалов и сварных конструкций способствовали работы отечественных и зарубежных ученых: А.Е.Акдрейкива. Г.С.Васильченко. В.А.Винокурова, П.М.Витеицкого. А.Г.Григорьянаа. В.С».Демченко. В.С.Ивановой. Г. П. Карзова. В. А. Кархина. С. И. Киселева. В.Л.Колмогорова, Л. А. Копельмана. А. Я. Красовг.кого. С. А. Куркина. В. И. Махкенко, Н. А. Махутсва. Е. М. Морозова. В.'Г. Лукьянова, Г. А. Николаева. В. А. Ссадчука. В. В. Панасска. В.З.Партона, Г.С. Писаренко. Я. С. Подотри гача. H.H. Прохорова, .0. Н. Романива. В. Я.Савченко, В. И.Труфяко-ва. Г. П. Черепанова. А. А. Чижика, Д\ М. Еура,- С.Я.Яремы. '1\ Бурдекина.

Д. Дагдейла, Р. Долби, Т. Екобори, Д.Ирвина. Ф. Макклинтока, Д.Нотта, Д^Райса, Д.Си, А.Уэлса, Ф.Эрдогана, Д.Эшелби и других.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ проведен анализ проблемы прочности и надежности ряда сварных узлов грузовых вагонов. Отмечено, что все современные типы вагонов, эксплуатирующиеся на железнодорожном транспорте в настоящее время, являются сложными сварными пространственными конструкциями, причем- элементы сварных конструкций = подвижного состава изготавливаются с применением практически всех известных типов сварных соединений. К наиболее сложным сварным узлам грузовых вагонов, в которых при эксплуатации возникает большое количество повреждений, следует отнести: узлы заделок угловых и боковых стоек полувагонов, шкворневой узел рамы, _соединительные балки большегрузных восьмиосных вагонов, узлы фермы боковой стены крытого вагона, рама и корпус цистерны.

Проведенный анализ технического состояния сварных соединений различных узлов грузовых вагонов показал, что большинство разрушений начинается в местах перехода сварного шва к основному металлу. пересечения сварных швов или технологических дефектов: подрезов в зоне сплавления, , наплывов, пор. горячих и холодных , трещин, кратеров, смещений сварных кромок и т.п. Вид кривой повреждаемости и макроанализ поверхностей в местах разрушений свиде1 тельствует о том, что возникающие или подрастающие трещины носят усталостный характер. Места зарождения трещин зависят от типа и величины нагрузки, качества сборки и сварки, а также от конструк-.. тивних особенностей узла, которые по-разному повреждаются в эксплуатации. При эксплуатации .сварных конструкций подвижного, состава в районах с низкой климатической температурой окружающего воздуха необходимо учитывать изменение прочностных характеристик матери ,ла и в первую очередь, ударную вязкость. •

/

Результаты обследования показали, что уже в первые два года эксплуатации в сварных швах вагонных конструкций возникают начальные дефекты в виде трещин. Анализ результатов обследования узлов заделки промежуточных стоек свидетельствует об их недостаточной работоспособности в связи -с возникновением преждевременных отказов. Вероятность безотказной работы на 9-й год эксплуатации падает до 0.77, что не,удовлетворяет нормативному показателю до первого капитального ремонта, равному 0.89 для заделок стоек.

Проведенные автором и сотрудниками кафедры ТСМИ МИИТ в течение 80-х годов обследования технического состояния узлов заделок промежуточных стоек полувагонов по специальной методике показали, что вероятность безотказной работы на 9-й год эксплуатации р'авна 0,854. Сопоставление результатов, -полученных с интервалом 5-6 лет указывает на значительное снижение работоспособности заделки стойки, эксплуатирующейся до капитального ремонта.. Такое снижение связано с ужесточившимися условиями эксплуатации, заключающимися в возросшей статической нагрузке на ось. а также в значительном увеличении суточного пробега.

Анализ результатов натурного обследования конструкций заделок щромекуточных стоек, имеющих ремонтные сварные швы. показал, что приблизительно у 25* из Числа осмотренных есть повреждения. Таким образом, натурные обследования позволили сделать вывод, что в основном, отказы несущих металлоконструкций вагонов в эксплуатации наблюдаются из-за появления трешн в зоне сварных швов.

Для белее тщательного анализа работоспособности узлов вагонов был проведен анализ НДС сварных узлов с пемоаыо численного моделирования с использованием метода поэтапного расчета. (МГ1Р). позволяющего учесть все возможные- сочетания .эксплуатационных нагрузок.. Схема'поэтапного расчета представлена на ¡зис. 1. На первом

Модель первого arana

Рис. I. Конзчноэлементные модели и схема поэтапного расчета сварных, соединений заделки промежуточной стойки полузагона

этапе проводился анализ НДС всего кузова полувагона. Необходимость расчета всего кузова полувагона вызвана тем, что в ряде случаев при эксплуатации возможно сочетание как симметричных, так и несимметричных нагрузок, учесть которые на части исследуемой конструкции затруднительно. На-втором этапе из расчетной модели кузова полувагона выделяется подконструкцня (рис. 1)."представляющая собой исследуемый сварной узел- К расчетным моделям второго этапа прикладывались нагрузки, полученные на первом.этапе решения задачи. При необходимости производится дискретизация конечноэле-ментной модели на последующем этапе решения. Наибольшие затруднения связаны с правильным распределением силовых Факторов в узлах конечноэлементных моделей второго и последующи этапов расчета.

Необходимой операцией в продлении долговечности узлов вагонов является, как известно, своевременное обнаружение повреждений и их устранение. Одним из характерных видов повреждения узлов и деталей подвижного состава при эксплуатации являются усталостные трещин. Залечивание трещины сваркой является во всех случаях весьма сложным и 'ответственным технологическим процессом. Необходимо также учитывать, что сварные свы сами являются дополнительными концентратора:«! напряжений, поэтому при проведении сварочных ремонтных работ необходимо проводить дополнительный анализ прочности и работоспособности отремонтированного узла или детали. 3 руководящих материалах . по проведению ремонтных операций заварки трещин регламентированы основные технологические операции по подготовке .к сварке, заварке трецин. контролю качества сварного шва и последующей его обработке. В этих инструкциях и технических условиях с целью повышения прочности наиболее слабых мест предписывается вводить дополнительные связи путем приварки ребер жесткости и усиливающих .накладок различной конфигурации.

- 12 - *

Проведенный анализ существующих вариантов ремонта узлов зй делок промежуточных стоек полувагонов и натурное обследование пй. казали их низкую работоспособность. Разработка мероприятий по повышению эффективности ремонта и модернизации отдельных узлд\ сложной сварной конструкции вагона, требует численного моделирования с выбором наилучших вариантов, с последующими натурными испытаниями в минимальном объеме. При этом численное моделирование . требует разработки расчетных методик, алгоритмов и программ, в которых используются современные методы расчетов с учетом условий работы узла. В этой связи представляется эффективным применений современных численных методов, в частности, МКЭ. Это позволило создать более совершенные рабочие схемы и модели различных кузовов вагонов и их отдельных узлов, в которых учитываются реальные граничные -условия и пространственное, расположение основных элементов, а также некоторые конструктивные особенности. Это также позволило уточнить НДС кузовов вагонов, как пространственно-пластинчато-стержневых систем с учетом конструктивных особенностей, пространственного характера его работы и особенностей эксплуатационных нагрузок.

Усложнение больших расчетных моделей типа кузова вагона за счет измельчения сетки и уменьшения размеров КЗ не представляется 'рациональным, т.к. расчетная модель становится очень сложной, а время решения задачи на ЭВМ многократно возрастает. Решение подобных задач может быть реализовано с использованием МПР, . заклю-. чающегося в последовательном выделении узлов или зон со все более подробной детализацией расчетных моделей, при этом граничные условия для каждого этапа определяются с учетом результатов предыдущего этапа решения. Основным фактором, сдерживающим применение МПР, является высокая трудоемкость при определении граничных ус-

ловля при переходе от одного этапа расчета к другому, связанная как с большим количеством передаваемой информации, так и со сложностью ее интерполяции на модель последующего этапа.

Сгущение конечноэлементной сетки необходимо для анализа НДС и прочности в местах концентрации напряжений. Уточненная оценка НДС в местах концентрации напряжении в ряде случаев показала, что в транспортных конструкциях имеются .зоны, работающие в упруго-пластической области. Однако большинство существующих расчетных систем и вычислительных комплексов не позволяют проводить оценку НДС при упруго-пластическом деформировании металла, с учетом воздействия термо-деформационного цикла от концентрированного источника теплоты (сварка) и при более равномерном нагреве (термообработка).

На кафедре ТСМИ МИИТ с участием автора был разработан достаточно универсальный расчетный комплекс "АСТРА", гозволяющш проводить расчеты НДС в сложных пространственных и объемных конструкциях от действия статических или дискретно изменяющихся во времени нагрузок 'при упругом или упруго-пластическом деформировании материала, а также учитывать изменение температуры конструкции или отдельных ее элементов. Проведенный анализ характерных видов разрушений и причин, их вызывающих, показал, что все вагонные конструкции эксплуатируются с момента их изготовления при наличии в них трещиноподобнкх дефектов. При этом в качестве критериев повреждаемости использованы Б-критерий и ПЭД. Целесообразность использования ПЗД вытекает из синергетической концепции повреждаемости, изложенной в главе 3.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ представлены алгоритмы расчета НДС и прочности сварных конструкций вагонов в ус^о.в.ия-х-"упруго-пластачеокого деформирований.

- и -

Для получения достоверных данных о НДС в зоне концентрации

напряжений необходим достаточный уровень дискретизации кснеч-*

' »

но-злементной модели. .Дополнительная дискретизация значительно усложняет составление расчетной модели и кодирование исходных данных, увеличивает объем решаемой задачи и время ее реализации на ЭВМ. Преодолеть указанные трудности позволяют специальные приемы, к которым следует отнести: компактный ввод исходной информа-• ции в память ЭВМ, автоматическую разбивку расчетной области поэтапного расчета и т.п.' ■ *

Необходимо иметь в виду, что чем сложнее исследуемая конструкция. тем больше требуется исходной информации. Количество исходной информации может быть существенно уменьшено для областей с равномерной разбивкой или для повторяющихся отдельных блоков. При автоматической разбивке расчетной ыодеда количество исходной информации может быть сведено до минимума.

Организация поэтапного расчета требует создания' дополнительных моделей, их кодирования и передачи информации от этапа к этапу, что является, очень трудоемкой операцией, при которой возможны различные ошибки. Автоматический переход от этапа к этапу,возможен лишь для довольно простых расчетных моделей или для определенного класса задач. Для широкого класса задач более приемлемым ' следует считать автоматизированный переход, в котором реализована автоматическая передача основной информации от предыдущего этапа, £ задание расчетной модели последующего этапа осуществляется с .. помощью комплексного ввода, или с помощью автоматической разбивки. Поэтому необходима разработка МПР, а также составление библиотеки программных модулей для автоматической разбивки соответствующих расчетных моделей сварных-швов.

Сущность МПР заключается в последовательном, рассмотрении

расчетных моделей, каждая из которых имеет все более подробную детализацию и является частью предыдущей модели. При этом граничные условия для каждого этапа определяются с учетом результатов предыдущего этапа решения. Примером использования МПР может служить анализ НДС в сварном шве узла заделки промежуточной стойки полувагона (рис.1). " •

Одним из основных факторов, сдеркивакншх широкое применение МПР является высокая трудоемкость определения граничных условий между этапами, связанная как.со сложностью интерполяции силовых факторов, полученных на предыдущем этапе, на модель последующего этапа, так и с большим объемом передаваемой для решения следующего этапа информации. В связи с этим для многих конкретных задач требуется полная или частичная автоматизация МПР." Дополнительная сложность автоматизированного перехода от одного этапа к другому связана с тем. что при решении реальных задач модели предыдущего

9

И последующего этапов имеют различные типы конечных элементов.

При различном количестве степеней свободы в узлах необходимо дополнительно принимать условия поведения граничных сечений, производить пересчет или преобразование одних степеней свободы в другие. Так. например, для перехода от пространственной модели, с шестью степенями свободы в угле, к объемной, с тремя степенями свободы в узле, необходимо провести преобразование угловых смещений к адекватным линейным, приняв дополнительно закон искривления поверхности или гипотезу плоских сечений. При ресении зздач перехода от стеркнесых олгм-жгев к. пространственна* необходимо учитывать не только поворот се-шня, но и его делланапик.

.Стерздоекз. элем?нтн„ о пухозьз которых 'магут'-моделирэгаться пеглодуоупе конструкции. ,м::кйо разделить, на стср:кни спл^н'-то ■се-.. чеши !! толкостскнк-с 'стержни.' При..поэтапном методе.' рл;ч-.-тл для

тонкостенных стержней открытого профиля сложной кояфигурации при переходе от одного этапа расчета к другому необходимо -учитывать, депланацию сечения для задания граничных условий? в модели исследуемого этапа расчета, а для стержней со сплошным сечением граничные условия достаточно определять по гипотезе плоских сечений.

В основу теории расчета незамкнутых тонкостенных стержней на стесненное кручение В.З.Власовым положено две гипотезы: деформации сдвига в средней поверхности стержня равны нулю и контур поперечного сечения стержня не деформируемся.. Условие, налагаемое на деформации стержня содержанием первой гипотезы, выражается уравнением:

Ьи/дЭ + ЬЧ/Ьг -О, (1)

где и - перемещение точки элемента по оси Ъ\ V - перемещение точки элемента по касательной к.контуру. .. .

Согласно второй гипотезы сечение может поворачиваться или может быть депланировано только так, что после деформации проекция деформированного сечения на плоскость поперечного сечения остается неизменной. Таким образом, граничными условиями для модели следующего этапа решения задачи является вектор перемещений Ш каждой точки сечения стержня. Зависимости век.тора перемещений Ш) для межэтапного перехода от стержневой модели к пространственной пластинчатой или объемной,получены в виде:

и«'(2, Б) - и(2)+их(<|>); (2)

иу(г.Э) - У(2)+иу(ф); ' (3)

• и« (2, Б) - +игС9)-Ф'г(г)-со(5). (4)

где и»[г. В) - линейное перемещение точки сечения по оси 2: V(2) -

»

линейное перемещение, рассматриваемого сечения по о'си 1. полученное в предыдущем этапе решения задачи; Фх(2), <р.у(2),ч>2(2) - угловые перемещения рассматриваемого сечсния относительно центра Из-

гиба вокруг осей X, V, г, полученные в предыдущем этапе решения; Ф'г(г) - первая производная углового перемещения; м(5) - сектори-альные координаты точек сечения; и(2)Л(г) - линейные перемещения рассматриваемого сечения по осям X и У. полученные в предыдущем этапе решения задачи. Полученные'развернутые Формулы для перехода от стержневой модели к пространственной не приводятся ввиду ограниченности объема автореферата.

Для стержня сплошного сечения депланацией сечения можно пренебречь из-за ее малости, тогда в уравнении (4) необходимо последний член приравнять нулю, что будет соответствовать определении узловых перемещений по гипотезе плоских сечений.

В современных вагонных конструкциях встречаются сварные конструктивные, элемента из стержкевкк элементов как открытого, так и закрытого профиля, которые на первом этапе решения, как правило, моделируются стержневыми конечными элементами. Характерным примером является кснечноэдементная модель кузова полувагона, приведенная на рис.1.

Необходимо отметить, что большинство сварных ивов имеют очертания, регламентирование ГОСТом. Поэтому для оценки НДС в локальных зонах концентрации напряжений в местах перехода от сварного шва к. основному металлу для последнего этапа расчета разработано несколько типовых кокечкозломонтннх моделей с автоматической генерацией сетки и автоматизированные переходом к последнему этапу расчета.; Из кснечноэлементных моделей последнего этапа расчета создан соответствующий библиотечный модуль.

Разработанный алгоритм и программное обеспечение позволяют диекретизироезть облает«- сдегнгЯ конфигурации при максимальной экономии машинного рром-г-нн и минимальной исходной информации, состоящей только из Т^с-метрнч^скоЛ информации" зон.' а также поз-

воляют получать практически любое распределение узлов и приемлемую густоту сетки с близким к оптимальному порядком нумерации узлов. Все это, в совокупности, приводит к существенному снижению трудозатрат на этапе проектирования модели при анализе ' НДС в конструкции.

В программном комплексе "АСТРА" предусмотрено для расчетных моделей использование изопараметрических квадратичных элементов со сдвинутыми промежуточными узлами.

В настоящее время возникает необходимость разработки методов не только экспериментальной, связанной - с большой . затратой средств, но и расчетной оценки прочности сварных конструкций на этапе проектирования при воздействии как статических, так и циклических нагрузок, что особенно важно для транспортных и строительных конструкций. .

Локальными зонами сварных соединений, наиболее часто разрушающимися в процессе эксплуатации, являются зоны перехода от наплавленного металла к основному, где возможны острые концентраторы трещиноподобного типа с г-Ю. а также концентраторы в корне шва. Для учета этого' фактора в работе использован В-критерий, предложенный В.А.Винокуровым и дрч. для случая деформирования материала в упругой области. Однако в' реальных условиях эксплуатации, 6 большинстве случаев, в .зоне концентрации напряжений возникают пластические деформации.

"Установлено, что в упругой области коэффициент локальной

концентрации напряжений ав не зависит от величины нагрузки. При

в •

возникновении пластических деформаций связь между а0 и действую-цими напряжениями 6Н становится нелинейной. Также' установлено, что' для этих условий линейная зависимость реализуется для функции 1па0-=Г (бц). Это позволило перейти от коэффициентов локальной кон-

центрации деформаций к ограниченным пределам выносливости и соответствующим им количествам циклов до разрушения (работы проведены совместно с В.М.Скляровым). Эксперименты на усталость, проведенные на малоуглеродистых сталях, с характеристикой цикла й=*0 показали, что предел выносливости в упругой области связан с а0 зависимостью:

бив.о - г-бн-и-^Яв).- (5)

В эксплуатации возможны нагружения с любой характеристикой цикла. В частности, для сварных соединений вагонных конструкций характерным является нагружение при (1=0.2-0.7. Поэтому для практической реализации предложенной методики необходимо было установить связь между расчетным пределом выносливости при отнулевом цикле (бок-о) с пределами выносливости при других Р. Из основе работ В.Н.Труфякова, применительно к сварным соединениям, получена зависимость для определения максимального напряжения цикла при любой характеристике цикла, выраженная через пределы выносливости отнулевого цикла б0 и' характеристики цикла й в виде:

6„яа* = б,/(1-Н). . (С)

Установлено, что такая же связь существует и для предела выносливости. определенного через В-критериП при К*0:

бовя-пх - 2-бн-(1-1/а„)/(!-Ю. (7)

Учитывая соотношения (5) и (6) связь мехду коэффициентами локальной концентрации де^срмаций при отнулевом цикле и любом другом представлена в виде:

а\к - а0о-СI—К>. (8)

где ат0к - теоретический локальцыЯ коэффициент концентрации, соответствующий пределу вынсзлкеости при характеристике цикла К..

Эта' зависимость была пол^рхляи экспериментально применительно к стккоскм егпрнкн соединениям, испытанным'на изгиб при

- 20 -

Е=0,25. На рис. 2 представлены кривые усталости, построенные по зависимости б=1ЧН) (кривая 1) и бВ1!-ИН) (кривая 2). Различие предела выносливости, определенного по стандартной и предлагаемой методике, не превышает 6.5%. что подтверждает- возможность использования за- • , висимости (8) при определении атвк для соответствующего й.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ рассмотрена синергетическая концепция повреждаемости деформируемого металла и ее приложение к анализу повреждаемости сварных узлов вагонов при упруго-пластическом деформировании.

В излагаемой работе для разработки концепции повреждаемости деформируемых металлов использовали подходы синергетики, как теории самоорганизующихся структур. Выделим, с целью установления параметра порядка при деформировании пластичных металлов, точку бифуркации, отвечающую переходу деформируемого тела к нестабильности плаЛчгческой деформации. Переход через эту точку связан со сменой механизма диссипации энергии и как следствие - механизма накопления повреждений. До этой точки повреждаемость связана с эффектами дилатации кристаллической решетки в результате накопления критической плотности.дислокаций в локальных объемах, а после перехода через эту точку - с эффектами дисторсии, обусловленной накоплением несплошностей в зонах с критической плотностью дис-.. клинаций. Параметром порядка при переходе от диссипации энергии,

I "

обусловленной пластической. деформацией, к диссипации энергии. ч в

связанной с микроразрушениями, является предельная ПЭД (№с) (критерий Л.Жильмо). В соответствии с.теорией Д.Си накопление повреж-дени 1 в материале можно связать со скоростью диссипации энергии в

104 Ю5 Н.цикл Рис.2.Кривые усталости

единице объема; при этом данные при одноосном растяжении можно перенести на элемент с трехосным напряженным состоянием (путем учета изменения ПЭД). Решение этой задачи требует учета нелинейности повреждения локальных объемов, т.е. работу материала за пределом упругости. Таким образом критерий Wc по Л.Жильмо или коэффициент плотности энергии деформации Sc по Д.Си являются базовыми критериями для оценки локальной „повреждаемости металлов и сплавов при упруго-пластическом деформировании. Как-известно v;c и St взаимосвязаны соотношением;

. Sc-Wc-r,.c. (9)

где г0с - критический радиус зоны • с плотностью энергии деформации Wc.

Поскольку Sc/iV-Wc является константой материала, то критерий Wc можно использовать как энергетический критерий локальной прочности материала, контролирующий зарождение устойчивых зародышей микротрещин, способных к самопроизвольному росту. В этой связи критерий Wc при использовании МКЭ позволяет оценивать !ЩС в локальных объемах металла и увязывзть свойства материала с реализуемым НДС.

Критическое значение плотности энергии деформации Wc может быть определено как плоаадь под кривой диаграммы растяжения, в координатах "истинное напряжение - истинная деформация". Кроме того, зная критическое значение плотности энергии деформации и ее приращение за цикл нагруженил. моянэ оценить количество циклов до разрушения. При циклических нагрузках происходит накопление плотности энергии деформации от каждого цикла нзгруконня. За конечное число циклов (&Ну ПЭД достигает критического значения." что соответствует условию локального ¡¡ли гло5зльнорс»'.разрушения, зависящего от объема." б котором накоплена критическая ПЗ'Д:

AN

I [AWAVli ' Wc. (10)

Согласно Д.Си критическую ПЭД. а также приращения ПЭД можно представить в виде двух составляющих:

(dW/dV)с - (dW/dV)cd+-(dW/dV)cv. (Ш

отвечающих изменению формы (дисторсия) и объема (дилатация) соответственно, а, следовательно", каждую из этих составляющих ПЭД . можно выразить через нормальные (б0кт) и касательные (гок*т) ок-таэдрические напряжения, как ¿"упругой,. та& и в упруго-пластичес^-кой области: ■ • " . '

(dW/dV), = Г(бокт): • <12)

(dW/dV)d = f(t0KT). (13)

Эта возможность ■ вытекает из энергетической гипотезы подобия плавления и разрушения, предложенной В.С.Ивановой. В соответствии с этой гипотезой критическую ПЭД, расходующуюся на дилатацию (Wcv), можно приравнять к плотности энергии HTs. а критическую ПЭД. расходующуюся на дисторсию (Wcd), можно приравнять к скрытой теплоте плавления Lm.

Автором совместно с Е.Г.Курзиной проведены исследования тем. иературной зависимости Wc для стали 09Г2С. Опыты проводили в температурном интервале от -70 до 500°С. На основе оценки этих результатов было установлено, что значение ПЭД при 150°С уменьшается, а при дальнейшем повышении температуры испытаний постепеннб н«чийает расти. В этом температурном интервале'наблюдается и изменение значений предела текучести бт: к 150°С предел текучести возрастает, а потом начинает уменьшаться. Наблюдаемое снижение вязкости стали 09Г2С в'рассматриваемом температурном интервале обус ловлено динамическим старением материала.

Кроме того,, анализ полученных экспериментальных данных пока-

зал наличие связи отношения Мс/бт с относительным сужением попе -речного сечения Ч, которая имеет вид: •

У»с/бт - (Ч'-'М/е. (14)

где в - коэффициент, зависящий от основы сплава; Ч1,, - начальное сужение поперечного сечения, отвечающее переходу к локализации пластической деформации, т. е. достижению предела текучести: V -предельная поперечная деформация.' достигаемая к моменту нестабильности разрушения.

Зависимость (14). полученная для стали 09Г2С, была проверена на некоторых других сталях. Графики представляют собой прямые, параллельные друг другу и образующие с осью абсцисс одинаковый угол. Точка пересечения каждой прямой с осью абсцисс соответствует значению Ч»0. характеризующему минимальное значение V при котором возможен переход к неустойчивой . деформации. Полученные результаты были использованы в дальнейшем для сщенки прочности сварных соединений вагонов.

ПЭД является интегральной характеристикой, в которой учитывается повревденность как в макро-, так п в микрообъемах. В излагаемой работе разработана методика расчетной оценки прочности сварных конструкций по критерию ПЭД при работе материала не только в упругай. но и в упруго-пластической области.

Нагруженне любой конструкции можно рассмотреть с позиций сообщения ей соответствующей энергии, расходуемой на деформацию. Распределение этой энергии по объему конструкции происходит неравномерно: в зонах концентрации Н2пря:геннй<.ПЭД''значихелы[0 выле. чем. в местах--с.постоянным' поперечна сечением. Таким образом, для оцёнкл прочности' и работоспособности какой-либо конструкции как на этапе проектирования. ' так и в период эксплуатации, необходимо определить НДС б локзлн;;м объеме зоны концентра:;;!;; напряжений ¡5

'по полученным значениям оценить величину ПЭД, которая должна быть ниже критической.

Большинство сварных конструкций железнодорошого транспорта, в том числе вагоны, эксплуатируется в условиях без достаточно резкого изменения температуры и концентрации среды, поэтому функция ПЭД монет быть записана в виде:

дШй\ = )бц-Сц. (15)

о

НДС в Точке или малом обьеме. а соответственно и ПЭД могут быть описаны тензорами напряжений и деформаций вычисленными относительно осей координат, или с помощью трех главных напряжений и деформаций. При решении упруго-пластических задач численными методами в большинстве случаев пользуются идеальной упруго-пластической диаграммой (рис.3 линия ОАСШ, .либо диаграммой с линейным упрочнением (линия ОАВЕ). Замена диаграммы растяжения в коорди-б1

Ь'

От

О

* Рис.3. Приращение ПЭД кривыми, т.'е. равенства кри-.

тических значений Wc. Из рис.3 видно, что в зоне пластического деформирования материала приращение ПЭД Шпл графически определяется площадью с двойной штриховкой. С учетом зависимости (11), а также того, что изменение объема происходит в результате действия нормлльных октаэдрических напряжений б0Кт. -а изменение формы в

натах "истинное напряжение -- истинная деформация" на диаграммы для идеального уп-'руго-пластического деформирования материала или диаграмму с упрочнением (рис. 3) возможна лишь при условии равенства их площадей под

результате действия сдвиговых октаэдрических напряжений т0Кт. »

составляющие приращения ПЭД для пластической области получены в виде:

Ш/<ЗУ)у пл " [3-(1-2-у)/Е]'бокт2. (16)

(М/йЧи пл - [3- (1+у) /Е] • т0КТ2, (17)

где болт = (61+62+63)/3.

т01,г - (1/3)-[(б1-бг)2+(б2-б3)2+(б3-б1)г],/г. _Для диаграмм с упрочнением эти зависимости получены в виде: (сШ/с1\Оу упр.пл = [1.5••( 1-2-у)/Е'] ■ (Д50кт)г. . (18) (сМ/тОа упр.пл - С1,5 - (1+10/Е'] • (ДТоКТ)г. (19)

где Дбокт.ДХовт - приращения нормальных и сдвиговых октаэдричес-ких напряжений за сч§т упрочнения материала; Е' - модуль упругости на. участке линейного упрочнения.

Таким образом, приращение ПЭД при упруго-пластическом деформировании материала будет иметь вид: •

(сМ/<М)» = (сГО/сМ)„ упр+(сШс1У)„ пл+(dW/dV)v упр.пл. (20) (сШ/сШа - (сШ/сЗУ)*, упр+(с1№/саУ)й ПЛ+(сМ/сМУа упр.лл- (21)

Критическая ПЭД не зависит от вида нагрузкения. поэтому при монотонном наг'ружении происходит разрушение или страгивание трещины при достижении в локальной зоне плотности энергии деформации, равной критическому значению.

Анализ ПЭД в з'оне концентрации позволяет определить не только -количество циклов до начала старта трещины, величину шага ее подрастания, но и направление,в котором произойдет старт трещины.

Основной особенностью изложенной синергетлческой концепции повреждаемости металла является учет величины пластических деформаций в зоне, расположенной в непосредственной близости к концентратору напряжений и накопления ПЭД при циклических нагрузках. При этом в расчетный алгоритм программного комплекса "АСТРА" {1-0-

дится дополнительный блок по определению величины пластических деформаций в зоне концентрации напряжений.

В качестве тестовых примеров при отработке алгоритма и программы расчета ГОД в зоне концентрации напряжений трещиноподобного дефекта были рассмотрены модели типовых сварных соединений, наиболее часто встречающихся в сварных узлах грузовых вагонов. К таким типовым сварным соединениям относятся стыковые, нахлесточные,

тавровые и угловые. Для ряда Типовых сварных'соединений проведены «

усталостные испытания на выносливость.

К расчетным моделям типовых сварных соединений прикладывались нагрузки, различные как по величине, так и по виДу нагруже-ния. При монотонно возрастающей нагрузке процесс нагрукения рассматривался пошагово, что позволило проследить кинетику изменения НДС и 1Щ в зоне концентрации напряжений. При циклически изменяющейся нагрузке каждый цикл рассматривался с пошаговым изменением нагрузки, что позволило оценить не только изменение НДС в цикле, но и приращение пэд за цикл нагружения в зоне концентрации напряжений.

К расчетной конечноэлементной модели прикладывались нагрузки в виде изгибающего момента и растягивающих сил различной величины. Задача решалась с учетом упруго-пластического деформирования материала на основе теории пластического течения ассоциированной с условием текучести Губера-Мизеса. Пластические приближения осуществлялись с использованием итерационного метода начальных напряжений. По окончании итерационного процесса при одношаговом и многошаговом сложном нагружении вычислялись значения составляющих плотности энергии деформации, соответствующие изменению объема и изменению формы. . -. ' '

На рис.4 приведены результаты численных исследований измене-

- 27 -

ния ПЭД и ее составляющих в зависимости от изгибающей нагрузки, создающей на поверхности образца вдали от концентратора напряжения б„, различного уровня. Необходимо отметить, что составляющие ПЭД, расходующиеся на дилатацию и дистор-сию, изменяются по нелинейному закону в зависимости от величины нагрузки. Для циклически изменяющейся нагрузки при изгибе стыкового сварного образцавс ассиметрией

V/ -

цикла г=0.25 изменение приращения 160 200 240 б„,МПа

• ' Рис.5. Изменения

ПЭД за первый цикл нагружения при- приращений ПЭД

ведено на рис.5, из которого видно, 'что при напряжениях на поверхности образца ниже 180 МПа приращений ПЭД практически не происходит, что должно соответствовать пределу усталости для рассматриваемых образцов. Проведенные циклические испытания стыковых сварных образцов, соответствующих расчетным моделям, показали, что их предел усталости не превосходит 180 МПа.

Расчетная модель соответствовала стыковому сварному соединению образца. К образцу прикладывалась нагрузка в виде изгибающего момента. - Величина мбмента выбиралась таким образом, чтобы на поверхности образца возникали напряжения необходимого уровня, позволяющие построить кривую усталости.

Повреждаемость в ло'кальной зоне конструкции оценивается по значениям ПЭД. Такая оценка может проводиться не только при статическом нагружении, но и при 'Циклически изменяющейся нагрузке, когда гистерегисная ПЭД-аккумулируется за каждый ¡mr нагрузит.

W, МДзк/м

1.0

0,5

/

We

О 100 200 б„,МПа Рис.4. Изменение ПЭД

AW. МДж/М .0.5

А

■ - 28 -

Количество шагов, -за которое достигается критическое значение ПЭД определяет циклическую прочность материала в зоне концентрации напряжений. На рис.6 приведены экспериментальная (1) и расчетная

мпа 250

200

150 10

10 N, цикл

Рис. 6.Кривые усталости

(2) кривые усталости образцов стыковых сварных соединений. Из рис.6 видно, что пределы выносливости экспериментальных и расчетных значений практически совпадают. "Расхождение расчетных и экспериментальных значений по количеству циклов до разрушения при Солее высоких уровнях напряжений связано о двумя основными причинами. Во-первых, в расчетах принималась предпосылка о том. что плотности энергии деформации. необходимые для зарождения и подрастания трещины, равны. Во-вторых, в расчетах не учитывалось упрочнение стали в вершине трешины при циклических нагрузках. Аналогичные результаты получены и для других типов сварных соединений.

• Сварные образцы выполнялись по технологии, соответствующей сварке несущих металлекоиструкциП вагонов на заводе. Проведенные усталостные испытания позволили определить пределы выносливости типовых сварных соединений, наиболее широко применяемых в"вагоностроении. при циклических нагрузках, характерных для условий эксплуатации большинства конструкций вагонов. Результаты экспериментов били использованы для сопоставления с результатами расчет- ■ ной оценки ресурса сварных соединений на основе разработанной-методики расчетной оценки ГЩ.

В ЧЕВЕРГОЙ ГЛАВЕ представлены результаты численных исследований НДС в сварных ус.лпх полувагонов при эксплуатационных нагрузках с учетом ремонта и исследование повреждаемости в зонах концентрации напряжений.

Проведенный анализ повреждений сварных узлов полувагонов показал, что в кузовах и рамах значительное количество повреждений приходится на шкворневой узел рамы и узлы заделки стоек. Наиболее характерный вид повреждений этих узлов - появление усталостных трещин в металле шва и околошовной зоне. Поэтому необходимо было провести уточненный анализ НДС в узлах наиболее вероятного появления усталостных трещин, а также разработать мероприятия, направленные на уменьшение концентрации напряжений и повышение прочности и работоспособности сварных конструкций. Указанные узлы являются моделями второго этапа расчета.

Анализ полученных значений напряжений показывает, что в сварных соединениях вэтих узлов имеются зоны с высоким уровнем концентрации напряжений. При некоторых сочетаниях нагрузок имеют место локальные зоны упруго-пластических деформаций в зонах сварных швов. Натурное обследование технического состояния полувагонов показало, что указанные, зоны являются наиболее вероятными местами появления трещин в сварном узле в эксплуатации. Экспериментальные исследования НДС в сварных узлах полувагона проводились в рамках совместных научных работ МИИГа с Уралвагонзаводом, ВНИЙЖТом и другими организациями.

Анализ напряженного состояния узла заделки промежуточной стойки полувагона •проводился в различных сечениях и свидетельствует о значительной неравномерности распределения нормальных напряжений в основном металле, и эквивалентных - в сварных швах, соединяющих отдельные элементы стойки. Такая неравномерность особенно сильно проявляется в местах изменений жесткости элементов конструкции узла заделки промежуточной стойки. Максимальные растягивающие напряжения возникает -на отбортовках стойки, вблизи линии перехода к наклонной поверхности. На наклонной поверхности

стойки напряжения переходят в сжимающие. Максимальные значения растягивающих напряжений по высоте стойки имеют место в сечении, расположенном над горизонтальным сварным швом Б (см.рис.1). В этом сечении 6г = 349 МПа, что превышает допускаемое напряжение для стали 0ЭГ2С (рис.7, кривая 1). Наиболее нагруженным является сварной шов Б, соединяющий горизонтальную полку обвязочного уголка со стойкой и планкой. Максимальные эквивалентные напряжения возникают в точке пересечения сварных ■ швов Б и И, где #

б i £93 МПа. что превышает допускаемые напряжения, мпа

300

200 100

О 3(1 СО 90 • . X. МИ

Кис.7. Распределение нормальных напряжений в сечении промежуточной стойки над сварным швом Б

Натуршл; обследования технического • состояния сварных узлов заделок промежуточных стоек гкжек'ыпают, что именно в этом месте возникает максимальное количеству повреждений в эксплуатации. Было также установлено, что при прогедешш ремонта узла- заделки промежуточной стойки трещины, вееннк^не г. сварном Еве Б. как.правило. не запариваются. Нарушение связей в нем приводит к дополнительному ипгружктю вертикального сварного шва А и ускоренному его разрушению, что было отаечепо'и при натурных обследованиях техннЧ'Ч'К'.л'о соотеячля.

При разработке уточненной расчетной модели узла заделки про»

межуточной стойки была поставлена задача обеспечения возможности учета конструктивных и технологических особенностей, возникающих при ремонтных операциях. Под такими особенностями подразумевалось возможное установление в конструктивных узлах связей в виде различных накладок, ребер жесткости, постановка дуговых точечных соединений и т.п. В основу уточненной расчетной модели была положена модель, соответствующая серийному узлу заделки промежуточной стойки полувагона модели 12-753.

Численным методом был проведен анализ влияния на НДС величины трещины в'сварном шве Б. Был рассмотрен ряд вариантов, в которых длина трещины в сварном шве Б изменялась до 16 мм. На рис.7 приведено изменение распределения нормальных напряжений в сечении при наличии трещины. Наличие трещины в сварном шве Б приводит к значительному увеличению напряжений, причем максимум смещается в сторону отбортовки стойки и напряжения достигают 420 МПа, что превышает предел текучести материала (кривая 2).

В наиболее нагруженном сварном шве Б эквивалентные напряжения также увеличиваются и достигают 342 МПа. Максимум смещается 'в сторону отбортовки. Наличие высокого уровня эквивалентных напряжений в сварном шве Б приводит к достаточно быстрому.его разрушению при эксплуатации. При' деповском ремонте трещины в сварном шве Б зачастую не завариваются из-за трудности их обнаружения и исправления, что в свою очередь приводит к увеличению нагрузки на вертикальные сварные швы А и как следствие - к их ускоренному разрушению при эксплуатации.'

Численный анализ НДС показал, что при возникновении усталостной трещины длиной до 10 м,ч .в нижней части сварного шрз А не происходит изменения характера распределения напряжений кчк в

' - 32 -

опасных сечениях по основному металлу, так и в сварных швах. Однако необходимо отметить, что в сварном шве А в месте возникновения трещины наблюдается значительное повышение напряжений.

Обследования полувагонов, прошедших ремонт, показывают, что в течение 4-8 месяцев работы' полувагона после очередного деповского ремонта количество узлов заделки стоек, получивших повреждения по сварным швам, доходит до 70%. причем большинство трещин

приходится на сварной шов А. '

*

Проведенный анализ показал, что для повышения работоспособности узла заделки промежуточной стойки необходима разработка специальных мероприятий, направленных на снижение уровня напряжений в опасных сечениях. Одним из возможных путей повышения работоспособности сварных узлов вагонов может быть установление дополнительных связей, месторасположение которых и количество целесообразно уточнять методами численного моделирования. Анализ конструктивных особенностей изменения узла заделки стойки 'показал; что наиболее часто изменялось поперечное сечение промежуточных стоек. Многообразие конструктивных вариантов узла заделки стойки полувагона затрудняет выработку единых рекомендаций на ремонт этих узлов. Анализ существующих вариантов усиления узла заделки промежуточной стойки полувагона показал, что наиболее эффективным средством повышения прочности и работоспособности узла является введение дополнительных связей. Дополнительные связи вводятся путем приварки ребер жесткости и усиливающих накладок различной конфигурации. Б последние годы появился ряд работ в которых приведено обоснование по использован;!» дуговых точечных со-единяшп (Д'ГС) в качестве одного из перспективных способов повышения прочности и работоспособности узла заделки промежуточной стойки. Усг.'1}пил!!к1ктся допслштлгс'-шй? «.чиш-в виде'ДТС на отбор-

товке стойки в места пересечения ее с обвязочным уголком. Имитация ДТС* на расчетных конечнозлементиых моделях осуществлялась путем введения дополнительных жестких связей. Их количество и места расположения в расчетной модели в процессе численного анализа изменялось, что позволило определить необходимое и достаточное число и координаты ДТС на каждой из отбортовок. Численный анализ НДС узлов заделок промежуточных стоек показал, что наиболее рациональным является постановка на каждой из отбортовок стоек по две точки диаметром 20 мм, при атом расчетное напряжение в точке от эксплуатационных нагрузок составляет около 55% от допускаемого.

На рис.7 приведены эпюры распределения нормальных напряжений в сечении стойки при наличии двух ДТС диаметром 20 мм. Из приведенных данных следует, что постановка дополнительных ДТС снижает максимальные напряжения в узле заделки промежуточной' стойки при эксплуатационных нагрузках - как в наиболее повреждаемых в эксплуатации сварных швах А и Б, так и в наиболее нагруженном сечении основного .металла. В сечении по основному металлу напряжения снизились с 379 до 204 МПа, что соответствует снижению на 46% (рис.7, кривая '3); в сварном шве Б максимальные напряжения снизились с 303 до 182 МПа - на 40%; в сварном шве А - со 176 до 95 МПа - на Ш.

Оценка эффективности ремонта с применением сварных точек по методу ДТС была провёдена при. ресурсных испытаниях на ограниченную долговечность натурных узлов, вырезанных из полувагона серийной постройки. Первоначально вырезанные узлы подвергались ресурсным испытаниям до разрушения сварных швов, как это происходит при эксплуатации. Наряду с определением долговечности серийных образцов стоек, оценивалась долговечность узлов, отремонтированных по действующей технологии и отремонтированных с применением ДТС.

" - 34 -

Сварные узлы стоек с образовавшимися трещинами восстанавливались по типовому способу, применяемому в условиях ремонтных предприятий МПС. После произведенного первого ремонта узлы вновь подвергались ресурсным испытаниям до разрушения. Второй ремонт этих узлов предусматривал не только заварку трещин и восстановление сварных'швов, но й постановку в каждом узле заделки стойки четырех сварных точек - по две на каждую из отбортовок. Поставленные сварные точки дополнительно связывали отбортовку стойки с обвязочным уголком.

При сопоставлении полученных данных о долговечности различных вариантов узлов заделок стоек можно сделать вывод, .что применение ДТС существенно повлияло на повышение сопротивляемости узлов стоек усталостным нагрузкам. Выносливость узлов, отремонтированных с применением ДТС увеличилась в несколько раз даже по сравнению с новыми серийными узлами, а отремонтированные по действующей технологии узлы имеют очень низкие показатели выносливости. •

При проведении ресурсных испытаний в одном из узлов сварные точки были поставлены на новый узел заделки промежуточной стойки. В этом случае увеличение долговечности было столь значительным, что дальний узел заделки стойки у нового полувагона,, при принятых режимах нагружения, можно считать безремонтным до первого капитального ремонта.

Проведенный анализ НДС. с использованием разработанной уточненной расчетной модели уела заделки промежуточной стойки, в которую были дополнительно рредеиы 'уешвгезвдие накладки, показал, что величина нормальных напряжений снизилась на 43" . (рис.7. кривая 4.), эквивалентных цззрялкний г орзрисм вье Б - на 35? н .в сварном шве-А -•на'15>''. Поэтому таш накладки м<>:уг-бы-гь ¡¡Споль-

зованы § качестве усиливающих элементов, однако их эффективность ниже чем ДТС, кроме того ухудшается внешний вид полувагона и повышается его металлоемкость. Для детального анализа НДС в указанных зонах концентрации напряжений была разработана • КЭМ третьего этапа решения задачи (см.рис.1), что позволило определить все возможные локальные перемещения точек в зонах концентрации напряжений. К расчетной модели третьего этапа решения прикладывались узловые перемещения, определяемые из предыдущего этапа решения задачи.

Оценка прочности сварных соединений узла заделки промежуточной стойки полувагона проводилась на основе Ю-критерия и по критической ПЭД в зоне концентрации напряжений.

Используя полученное значение коэффициента локальной концентрации, по разработанной 'методике была проведена оценка вынос-

би.

мпа 200

150

50

* ч

* \

*

ю-1

10

10 N. цикл

Рис. 8. Кривые усталости сварного шва стойки

ливости рассматриваемого сварного соединения узла заделки промежуточной стойки полувагона. Расчетные кривые усталости, полученные для неограниченного (I) и ограниченного (2) пределов выносливости рассматриваемого соединения, приведены на рис.8. Расчетные значения сопоставлялись с результатами экспериментальных исследований, .обозначенных на рис.8 знаком *. Установлено достаточно хорошее их соответствие.

. Разработанный метод оценки прочности сложной сварной конструкции с использованием критерия ПЭД включает основные этапы, представленные на рис.9. На основе этого, метода проведен расчет НДС и прочности серийного узла' заделки промежуточной стопки полувагона и узла, усиленного с помощью ДТС, которые'могут быть пос-

Натрувки, прикладываемые к р«ц.-ччгной «уд«»!

Расчетная оценка НДС и прочности

С£аСЧОЙ КОКСТОУКЦИИ

Свойстга материала расчетной модели

1 1 Оггоелел'-ни« КР-гууйок, м * Л'^ст.г.'у^яч на снн^мук: I ! <т;тиупув> в ^ксклуята-1 I : ::•/.'/. | I -------: ;

1 ййпл'ЛК,

! на стд^-льк;;"; I

! >Л:аиНОЙ конструкции)

1 г'"Г.;е;;'-.Е'-НИе Н-ЧГГ;У:-иК,

( ¡ххх'.т'угяях А »оне кон.> ¡'Л-НТОНИИИ Н.Ч!!Г:НЛ"НИЙ

X

11 .тред^лекке характера 1 1 Ю'-МУНЧКИИ дейотьунких } кагт;у«ик в чоке концмнт-

I ¡¡•.'»ЦКИ КЙЯ~ЯЖ«кий » экс; »."уа-гаики ,{статические. !|циклические и т.п.)

¡Анализ НДС констоукнии и зыяъле-I ни«? наи^о.-.ее нагруженных ее узлов

¡Лиг-лиа НДС накйслче нагруженных ¡¡уе."св скатной конструкции и йыяв- ( >лчние зон концентрации напряженки'

¡Анализ НДС . I|налрялений

в зонах концентрации

!Опр*яел«ви« П5Д в ] рации напряжений

аоне концвнт-

1Определение доли повреждаемости -{от рассматриваемой нагрузки

Оценка прочности конструкции

сварной

У

¡Определение механических {свойств и.других характе-! ристик материалов расчет-| ной модели констоукшш -!-

I ПГ I

бв

гс'^! К 1с

Условные обозначения:

г*

Гс

бт --

Е -

V -

1ГЯХ _

предел текучести; 0 предел прочности; а модуль упругости; ) коэффициент Пуассона; критическое значение плотности энергии деформации; критическое значение . размера автомодельной зоны предразруиения; критический коэффициент интенсивности напряжений-

Схема расчетной оценки прочности сварной конструкции с позиций синергетики

тавлены не только при изготовлении новых полувагонов, но и при »

проведении ремонтных работ. Численный эксперимент показывает, что на каждом цикле нагружения в зоне структурного элемента приращение ПЭД составляет 0.065 МДж/м3. Аппроксимируя полученные на первых 'циклах нагружения приращения ПЗД и суммируя их по зависимости (10) определяем по методике, изложенной в главе з, количество циклов до появления трещин. Расчетное количество циклов до появления трещины составило 26 тысяч, что практически соответствует нижней границе по количеству циклов при испытаниях - 30 тысяч циклов. Введение Дополнительных связей в виде ДТС снижает условно упругие напряжения в зоне концентрации почти на 40%, а соответственно и величину вротекающих пластических деформаций. Решение упруг.о-пластической задачи показало, что при постановке ДТС приращения ПЭД в опасной зоне снижаются более чем на порядок. Такое снижение приращений ПЭД приводит к повышению прочности и работоспособности рассматриваемого узла при наличии в нем ДТС. Расчетное количество циклов до появления усталостных трещин составляет 440 тысяч, в натурном образце узла заделки промежуточной- стойки повреждения в виде трещины при стендовых циклических испытаниях произошли при 650 тысячах, что является хорошим соответствием для такого класса задач.

Таким образом.'разработанная методология позволяет расчетным путем проводить анализ повреждаемости и оценку работоспособности сварных узлов грузовых вагонов на этапе проектирования и после проведения ремонтных операций при приложении к исследуемой конструкции квазистатических "и циклических нагрузок.

Оценку ресурса сварных соединений транспортных конструкций, подвергающихся статическому и • циклическому нагружениям. можно проводить на основе теории распознавания образов. Разработанная

' - 38 -

методика оценки ресурса сложных сварных конструкций при их циклических нагружениях основана на лабораторных испытаниях соответствующих сварных образцов и анализа нагруженности исследуемой зоны в конструкции.

На основе определенных информативных признаков, характеризующих циклическую нагруженность конструкции, осуществляется распознавание и классификация выбранных сигналов, поступающих с электрических преобразователей". При этом формируется образ динамической нагруженности. который может быть отнесен к определенному классу. Под классом понимается некоторая категория циклической нагруженности. обладающая рядом общих свойств.

В качестве информативных признаков используются: площадь под кривой электрического сигнала' Б. асимметрия циклов, количество циклов нагружения. Площадь под кривой электрического сигнала Б, поступающего с тензопреобразователя в результате деформации металлоконструкции в ходе нагружения. может быть интерпретирована как- работа, совершаемая внешними силами по деформации участка конструкции в зоне наклейки тензопреобразователя, т.е. является энергетической характеристикой накопления повреждений. Таким образом уровень накопленных повреждений является функцией деформации материала, асимметрии цикла и количества нагружения. Эквивалентный случайному по энергии деформации гармонический процесс .может быть выражен через амплитуду колебаний Ср, которая является функцией для определения ресурса конструкции и определяется как

Ср = Б-Л/Т, (22)

где Т - период колебаний. ;

Процесс оценки ресурса осуществляется в два этапа (разработка методики и проведение эксперимента проведено совместно с -• В. Р>. Кругловым). На первом проводится "обучение" классификатора.

определяющего состояние объекта по характерным признакам. Под обучением понимается создание банка данных о предельных состояниях объекта. На втором этапе проводится оценка ресурса сварных узлов натурной конструкции котла восьмиосной цистерны на основе использования магнитограмм, полученных при эксплуатационных испытаниях сварной конструкции. Обработка и запоминание сигналов с тен-зопреобразователя при испытаниях проводились с помпт-у современной аппаратуры, собранной в .единый комплекс. Отработка методики прогнозирования ресурса проводилась на сварных образцах по критерию появления трещины при 90%-ной и 50%-ной вероятности неразрушения, при этом прогноз ресурса котла цистерны составил соответственно. 3,2-Ю5 и 3.5-Ю5 циклов, тогда как трещина образовалась через-,4-105 циклов, т.е. погрешность оценки ресурса равна 14%. Оценка .ресурса реальной конструкции - сварных узлов шпангоутов восьмиосных цистерн - проводилась по результатам обработки магнитограмм соударений, записанных в ходе ударных испытаний. Ресурс этих узлов составил 1.9-106 и 2,2'106 циклов при 90%-ной и 50%-ной, соответственно, вероятности неразрущения по критерию появления трещины, что эквивалентно, с учетом рассеяния энергии, 40 годам эксплуатации и соответствует нормативному сроку службы. Сопоставление с оценкой долговечности конструкции на основе Б-кри-терия показало удовлетворительную сходимость методов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗ.УЛЫЛГЫ И ВЫВОД,1 ПО РАБОТЕ 1. Проведенный статистический анализ технического состояния сварных соединений различных узлов грузовых вагонов показал, что уже в первые годы эксплуатации возникают дефекты в виде трещин, свидетельствующие о недостаточной надежности некоторых сварных узлов вагонов. Так, вероятность безотказной работы узлов заделок стоек полувагонов, составляющих около 40? пзрка грузовых вагсиор

■ - 40 -

на 9-й год эксплуатации падает до 0.77, что не удовлетворяет нормативному показателю до первого капитального ремонта, равному 0.89. Фрактографический анализ.поверхностей в местах разрушений выявил усталостную природу возникающих трещин.

2. Развита синергетическая' концепция повреждаемости металла при упруго-пластическом деформировании, позволившая обосновать использование в расчетах на прочность сварных соединений узлов вагонов критерия предельной ПЭД. Проведенные эксперименты на различных марках стали показали в интервале температур от -70 до 500°С, что отношение критической ГОД к пределу текучести связано с локальной пластичностью, оцениваемой величиной относительного поперечного сужения.

3. Разработан метод и программное обеспечение для оценки повреждаемости и прогнозирования ресурса сварных соединений несущих конструкций подвижного состава железнодорожного транспорта. Получены зависимости на основе критерия ПЗД от нормальных и'каса-' тельных октаэдрпческих напряжений при дилатации и дисторсии структурных элементов не только при упругом деформировании материала. но и при упруго-пластическом.

4. Проведенный анализ НДС и ПЭД в типовых сварных соединениях вагонов на основе разработанного метода позволил выявить:

- плотность энергии деформации и ее составляющие, расходующиеся на дилатацию и дисторсию. изменяются по нелинейному закону В зависимости от величины нагрузки, прикладываемой к образцу:•

- с увеличением уровня нагрузки интенсивно увеличивается, плотность энергии деформации в зоне концентрации напряжений, при-, чем одновременно увеличивается и-ее градиент:

- с повышением нагрузки постепенно происходит замедление роста области, ; ограниченной изолинией - с 'определенней - уровнем

плотности энергии деформации, что приводит к аккумулированию плотности энергии деформации в локальной области;

- конфигурация изолиний плотности энергии деформации позволяет определить направление старта трещины при достижении критической нагрузки;

- приращения плотности энергии деформации при циклических нагрузках позволяют проводить прогнозирование расчетным путем предала.выносливости для рассматриваемого сварного образца;

- возможность построения кривых усталости сварных образцов в первом приближении - для точного построения кривых усталости в расчетном алгоритме необходимо учесть циклическую упрочняемость или разупрочняемость,исследуемого материала.

5. С целью уточненной оценки НДС и работоспособности элементов сварных узлов вагонов в -зонах концентраторов напряжений разработана методика поэтапного автоматизированного перехода к расчету конечноэлементных моделей с большой степенью дискретизации в этих зонах. Получены зависимости, определяющие вектор перемещений в каждой точке рассматриваемого сечения стержня, а также разработаны алгоритмы и программы для автоматизированного межэтапного перехода, позволяющие проводить пересчет линейных перемещений и углов поворота оси поперечного сечения стержневых элементов моделей предыдущего этапа расчета в линейные перемещения граничных узлов пространственных или объемных элементов модели последующего этапа расчета.

6. Проведенный численный анализ НДС от эксплуатационных нагрузок в сварных узлах стоек полувагонов показал, что при неблагоприятном сочетании нагрузок в отдельных зонах максимальные напряжения превосходят допускаемый, так например, в промежуточной стойке - на 1455, в угловой - на 325!. наличие повреждении в

трещин в сварных швах приводит к дополнительному повышению уровня напряжений в наиболее нагруженных сечениях, для промежуточной стойки такое повышение составляет 12-15%. Таким образом, на основе разработанного методического и программного обеспечения возможно путем моделирования вскрывать причины и кинетику разрушений. возникающих в эксплуатации, особенно применительно к сварным соединениям, труднодоступным для контроля и ремонта.

7. Разработан метод и произведена оценка усиления узлов заделок" стоек полувагонов при ремонте постановкой дуговых точечных соединений между соприкасающимися поверхностями полок стойки и нижним обвязочным уголком. Проведение натурные испытания показали высокую работоспособность таких соединений. Повышение работоспособности объясняется разгрузкой сварных швов узла заделки промежуточной стойки: напряжения в сварном шве Б понизились на 40%, в сварном шве А - на 49^. в опасном сечении - на 461?.

8. Разработанный методологический подход по оценке склонности • к трещинообразованию позволяет прогнозировать предел выносливости для сварных соединений, нагруженных по любому _ циклически изменяющемуся закону, а также, построить расчетные кривые усталости для этих соединений с некоторым запасом по прочности. .Величина запаса по прочности зависит от уровня максимальных напряжений в исследуемом соединении без учета концентрации напряжений.

Э. На основе разработанного методического и программного обеспечения впервые проведена оценка ресурса .некоторых несущих сварных узлов полувагона. Оценку проводили с использованием деформационного и энергетического критериев нелинейной механики разрушения. В качестве деформационного использовался Э-критернП. а в качестве энергетического - критерии плотности энергии деформации. Получена достаточно г.иегкгм сходимость расчетных и экспе-

риментадьных данных, расхождение не превышает 23%, причем расчетные значения идут в запас прочности.

10. Практическую ценность работы представляют разработанные алгоритмы и программы:

- по оценке НДС при упругом и упруго-пластическом деформировании материала;

- вычисления граничных нагрузок при меютапнол переходе от стержневой модели к пространственной или объемной, с учетом деп-ланации сечения; ' . ■

- автоматической генерации сетки в зонах концентрации напряжений сварных соединений;

-. вычисления ПВД в местах концентрации напряжений при квазистатическом и циклическом нагружении.

Ряд основных положений и результатов работы используется в учебном процессе при чтении курсов лекций, при курсовом и дипломном проектировании на кафедре ТСМИ МИИТ.

Результаты и методика натурного обследования технического состояния сварных соединений стоек полувагонов использованы в ПКБ ЦВ МПС. Методика расчета оценки прочности сварной конструкции с трещиноподобными дефектами по плотности энергий деформации предложена для включения в новую редакцию нормативных материалов "Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)".

Основные положения диссертации опубликованы в работах: . 1. Воронин H.H., Киселев С.Н.., Смирнов В.Ю. Моделирование физического процесса упругопластического деформирования при сварке и эксплуатации сварных узлов и конструкций //Межвуз. сб. науч. тр. / МИИТ. - 1982. - ВЫП. 701/ - С. 74-79.

2. Воронин H.H.'.' Смирнов В.». Метал расчета сварных коус-

' - 44 -

трукций подвижного состава с учетом пластических деформаций // Межвуз. сб. науч. тр./ МИИТ. - 1983 - Еып. 724. - С. 78-88.

3. Методика уточненной оценки напряженно-деформированного состояния сварных узлов транспортных конструкций на основе ис-■ пользования программных комплексов и ЭВМ ЕС / С.Н.Киселев, H.H.Воронин, Р.И.Зайнетдинов. В.Ю.Шувалов //Автоматизация технологической подготовки сварочного производства/ Тула: ТЛИ. - 1986. - С. 67-74.

L Киселев -С.Н., Воронин-H.H.. Зайнетдинов Р.И. Метод оценки надежности сварных соединений подвижного состава с учетом пластических деформаций, возникающих в эксплуатации // Межвуз. сб. науч. тр. / МИИТ. - 1986. - Вып. 783. - С. 4-13.

5. Программный комплекс для расчетов напряженно-деформированного состояния сварных конструкций. /С.Н.Киселев. Н.Н.Воронин.

B.Ю.Смирнов, Ю.Н.Аксенов // Применение математических методов и ЭВМ в сварке: Матер, науч.-технич. сем. / Л.. - 1987. - С. 69-72.

- 6. Киселев С.Н., Воронин H.H.. Скляров В.М. Повышение работоспособности узлов заделок промежуточных стоек// Перспективы развития вагоностроения: Тез. Всесоюз. науч.-техн. конф. М.: ВНШЗ. - 1988. - С. 54-56.

7. Алгоритм и программы автоматизированного метода поэтапного расчета для уточненной оценки НДС сварных узлов вагонных конструкций. //С.Н.Киселев. В.Ю.Смирнов. H.H.Воронин. Ю.Н.Аксенов / Там же. - С. 113-114. ' •

8. Киселев С.Н.. Воронин Н. Н.. Смирнов В.Ю. Применение ЭРМ для оценки прочности и надежности транспортных конструкций // Zbornlk referntov. 8 Vedecka konferencla. • Vydala Vysoka Skola dopravy a spojov. Zlllna v tlaclaml DT CSVTS. Ostrava, - 1988. -

C. 204-207. • .

9. Расчетная оценка надежности транспортных конструкций при работе материала в ' упругопластической области. / С.Н.Киселев, Н.Н.Воронин, Р.И. Зайнетдинов. В.Ю.Шувалов // Проблемы механики ж.д. тр-та. Повышение надежности и совершенствование конст. подв. coctaBa: Тез. Всесоюз. конф. - Днепропетровск: ДИИТ, - 1988. - С. 137.

10. Расчетная оценка усталостной прочности транспортных конструкций на основе критерия локальных перемещений / С.Н.Киселев, H.H.Воронин, В.М.Скляров, В.Ю.Смирнов //Там же. - С. 137-13.8.

11. Киселев С.Н., Аксенов Ю.Н., Воронин H.H.. Применение математических методов и ЭВМ при анализе и оценке эксплуатационной прочности сварных коуструкций // Информ. матер. СЭВ, Вып. 1 (35), - Киер: ИЭС. им, Патона, - 1989, - С. 25-31.

12. Скляров В.М., Воронин H.H.. Богачев А.Ю. Повышение работоспособности сварных узлов промежуточных стоек полувагонов при ремонте // Межвуз.сб. ' науч. тр. / МШТ. - 1988. - Вып. 800. - С. 49-55.

13. Киселев С.Н., Воронин H.H., Круглов В.В. Расчетно-экспе-риментальный метод оценки ресурса сварных узлов конструкций на основе теории распознавания образов // Математические методы и САПР в сварочном пр-ве: Тез. Всесоюз.науч.-техн. конф. по сварке ПО "Уралмаш" - Свердловск: ПО Уралмаш. - 1990, - С. 71.

■ 14. Оценка напряженно-деформированного состояния и прочности сварных конструкций на основе использования D-критерия и S1-критерия / Н.Н.Воронин, С.Н.Киселев. В.С.Иванова, В.М.Скляров // Там ке. - С. 72.

15. Уточненная оценка напряженно-деформированного состояния сварных несущих конструкций вагонов метро, изготовленных из про-сата повышенной прочности / Н.Н.Воронин. С. Н. Киселев, В. М.Склл-

• - 46 -

ров, В. В.Смирнов // Повышение механических и эксплуатационных св-в сталей массового производства: Тез. Всесоюзн. науч.-технич. конф. ГКНТ СССР. - Москва: - 1990. -, С. 47-48.

16. Воронин H.H. Автоматизация поэтапного расчета конструкций при переходе от стержневых к пространственным пластинчатым кЬнечноэлементным. моделям //Межвуз. сб. науч. тр./ МИИТ. - 1989.

- Вып. 826. - С. 32-38.

17. Киселев С. Н., Воронин" H. Н., Скляров В.М. Повышение работоспособности сварных конструкций при циклических нагрузках путем уточненной оценки напряженнодеформированного состояния в зоне концентраторов ■ напряжений // Межвуз. сб.науч. тр./ МАСИ (ВТУЗ-ЗИЛ). - 1990. - С. 28-33,

18. Воронин H.H. Оценка прочности транспортных конструкций с

трещшюподобннми дефектами на основе использования плотности

энергии деформации // Межвуз. сб. науч. тр./ МИИТ. - 1990. - Вып.

837. - С. 70-75.

; 19. Воронин H.H.. Киселев С.Н.. Скляров В. М. Оценка прочнос-t

ти сварных узлов транспортных конструкций при эксплуатационных нагрузках // Вопросы качества, надежности, прочности и долговечности машиностроительной продукции: Тез. XIV науч.-технич. донф.

- Тверь. - 1091. - С. 57-59.

20. Уточненная оценка напряженно-деформированного состояния и прочности сварных неоувдх конструкций вагонов метро с применением низколегированной стали на основе метода конечных элементов и критериев нелинейной механики разрушения / Н.Н.Воронин. С.Н.Киселев, В.М.Скляров, в. В. Рмирног. // Там а:е. - С. 60-62.

21. Воронин и.н.. Киселев С.Н., Иванова B.c. Энергетическая концепция поррожпч.'мости при ур.ругопллстичс'оком гл"!орн:!р:мшш в зоне концентрации üji:¡ .■¡.••."¡inn е; арне-н;> еоед::н>-н::.ч .■'' САПР и м;;к-

ропроцессорная техника в сварочном производстве: Матер, семинара.

- Москва. - 1991. - С. 112-114.

22. Теоретические и вычислительные аспекты оценки надежности сварных конструкций при работе материала в упруго-пластической области // С.Н.Киселев, Н.Н.Воронин, Р.И.Зайнетдинов, В.Ю.Шувалов / ШИТ. 1990. - 22 е. - Деп. В ВИНИТИ N 3591-1391.

23. Прогнозирование ресурса сварных конструкций на основе теории распознавания образов / С.Н.Киселев. H.H.Воронин, В.В.Смирнов, В.В.Круглов // Техническая диагностика и неразрушаю-щий контроль - 1991. - N 3. - С. 48-51.

24. Киселев С. Н., Воронин H.H., Скляров В.М. Влияние дуговых точечных соединений аа работоспособность узла заделки промежуточной стойки полувагона // Межвуз. сб. науч. тр. / МАСИ (ВТУЗ-ЗИЛ).

- 1991.>- С. 113-117.

25. Воронин H.H. Метод расчета плотности энергии деформации при упругопластичесКом деформировании материала // Межвуз. сб. науч. тр. / МИИТ. - 1991. - ВЫП. 843, - С. 11-20.

26. Иванова B.C., Воронин H.H., Курзина Е.Г. Исследование диссипативных свойств стали 09Г2С на стадии зарождения трещины. // Там же. - С. 104-109.

27. Воронин H.H., Курзина Е.Г., Бурба В.И. Сравнение сталей по величине порога устойчивости локализованной деформации // Металлы. - 1992. - N 2. - С. 90-92..

28. Алгоритм автоматической генерации сетки в зонах концентрации напряжений сварных соединений / С.Н.Киселев, H.H.Воронин, I. Г. Курзина, В.Ю.Смирнов // Межвуз, сб. науч. тр. / МАСИ :ВТУЗ-ЗИЛ).- 1993. - С. 71-76.

29. Оценка прочности сварнйх конструкций с- позиций синерге -ики. / Н.Н.Воронин, В. С. Иванова. С. Н. Киселев, В. М. Скляров// !! ■:;. -

вуз. сб. науч. тр. / ШИТ. - 1993. - Вып. 872. - С. 52-60.

30. Воронин H.H., Скляров В.М. Экспериментально-расчетная оценка усталостной прочности сварных соединений при работе локальных зон в упругопластической области // Там же. - Вып. 872. -С. 75-86.

31'. Воронин H.H. Оценка циклической прочности по накоплению плотности энергии деформации в зоне концентрации напряжений //Актуальные проблемы прочности: ' Тез. конф. - Новгород: часть 2, 1994.'*- С. 13.

32. Метод оценки ресурса сварных конструкций на основе теории распознавания образов / С.Н.Киселев. В.В.Круглев, Н.Н.Воронин. Г.Д.Кузьмина // Там же. - С. 14.

КОНСТРУКЦИЙ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог

и тяга поездов 05.03.06 - Технология и машины сварочного производства

Формат бумаги 60x90 l-'ic. Объем ¿fO п. л. Заказ Тираж 100.

ВОРОНИН Николай Николаевич

/

АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ И ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ НЕСУЩИХ СВАРНЫХ

Сдано в набор Н 99.

Подписано к печати /*/,/б ty

пшография МГУ Г1С. Ыоекьа А-55. ул. Образцом, 15.

СЛИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ' ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ, ПРОЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ СВАРНЫХ УЗЛОВ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

1.1. Анализ сварных конструкций вагонов, характерных видов эксплуатационных нагружений и повреждений

1.2. Анализ основных видов восстановления сварных конструкций вагонов и характерных температурных и силовых воздействий на конструкции при ремонте

1.3. Анализ существующих методов и средств для расчета напряженно-деформированного состояния. прочности и надежности сварных узлов при эксплуатации с учетом технологии ремонта вагонов

1.4. Анализ методов расчета на прочность элементов конструкций с трещиноподобными дефектами

1.5. Основные результаты главы 1, цель и задачи исследования

Глава 2. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ МЕТОДА ОЦЕНКИ НДС И ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ВАГОНОВ В УСЛОВИЯХ

УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

2.1. Метод поэтапного расчета напряженно-деформи

ОВЗХШЫУ КОНСТРУКЦИЯХ ЕЗГСНОЕ . '¿У

2 2 РЗЗрабОКЗ. Мв^ОДЭ МЕ'ЖЯТ.^гтп'пп П — ОеХОДЗ от ьхггчую тгтл u» тгг^г^^гпу^ сэт^^гп-сюигт^г^т^ т,т ттт.^ j. ' f—j'v lb. ■ j—j —г j j. k ii '—p'jt-ч ■ и* j i t и л * w '—i ' j- ^ ■ ¿ie . w j. j—' a ji i ■—1 m * i л1 л л^лрцчпи i nn

2.3. Разработка алгоритма вычисления гоаничных перемещений при межэтапном переходе от стержневой модели к пространственной или объемной . 11В

2.4. Разработка алгоритма автоматической генерации петки в зонах концечтоации напояжений сварных соединений.

2.R. Раесаботка методики уточненной оценки нэхгоя-женно-деформированного состояния при упруго-пластическом деформировании f Р, Рар[Гмз^от'К'Ч мотч-чттми-тд уг партJPT T^T-TtJ* ттт/ттте>!->К''-,1т'Т '— . 4 u'krfw w 1 1 ны! .v.'—- x ail iijf. s-' 1■' * • л. j—fc. ii wj.* . j. 1 u■—> jl прочности сварных соединении с использованием критерия локальных пеоемещений

иозлание к семонт сложных машиностроительных конструкции. к которым относятся к конструкции железнодорожной техники, связаны с необходимостью соединения между собой отдельных узлов и деталей с помощью сварки. К большинству этих конструкций предъявляются высокие требования по прочности, надежности и работоспособности. В связи с этим для разносторонней и наиболее полной оценки прочности, надежности и работоспособности этих конструкций обычно необходимы исчерпывающие сведения о напряженно-деформированном состоянии металла не только в опасных сечениях, но и в местах концентрации напряжений, где происходит зарождение и последующее развитие трещин. В сварных соединениях такими концентраторами напряжений являются не только различные технологические дефекты, возникающие в процессе сварки, но также места перехода от шва к основному ме~ г.

Наличие таких концентраторов напряжений, особенно е наиболее нагруженных зонах, существенно снижает прочность и работоспособность конструкции. Особое внимание уделяется элементам подвижного состава железнодорожного транспорта, т.к. это связано не только с сохранностью перевозимых грузов. но и с безопасностью большого количества людей. Пварные соединения вагонных конструкций по сравнению с другими машиностроительными конструкциями имеют характерные особенности как по спектру воспринимаемых нагрузок, так и по условиям эксплуатации в различных климатических зонах.

Использование мощных средств механизации при погру — зо-разгрузочных работах, повышение нагрузок на ооь и увеличение скоростей движения повысило повреждаемость сварных узлов грузовых вагонов, особенно находящихся в эксплуатации более £0 лет.

И'ПР|Т>Р>'Пр!'Н-ит,1С1 т* rn"v-vT!i=>7T'H™£> ттрг\'д,т>'!ЛТР,т,''.>та •оорото'^П'И'Н'Ир Т/ЦП.Г1 Лрттг4,— .bbw w Л-J •«.• л<ь* 1ы1 w * x w ".«у uj. *x* * w сц • u x aw * an a x * itf * x—1 -w .• • w m •—t Л * Л * * * • «а • их w ар* > вания процессов, протекающих при возникновении и развитии трещин, показали, что в зоне концентрации напряжений перед разрушением в локальной области проходят значительные пластические тграо-омяттит/г ттют**р.ттwпттдр w ^w",.r,wrto't,w'rwwv' rtnvwtvri ъф* w ы fai.^* ад а i ** f^/ * х.м \—t fja—a, в ***** * w 4 'j '.mj w 44 л-4 v—¿.'i x* mw * j.w w * ** * i—if -i. * * * ¿-/а* ь ж « i u j. » * ответственных за разрушение.

В настоящее время ремонт грузовых вагонов производится по способу непосредственного ремонта несъемных деталей на вагоне либо вырезкой дефектных мест с последующей вваркой новых или отремонтированных узлов и деталей [1]. Ремонт несущих элементов кузова и рамы полувагонов в большинстве случаев производят н пг>е к е нием пварки и наплавки, что приводит к возникновению

7ТПТТО TTtJTinip ТГ^ WV 'прпс ti аттт^а-зд,Р'Н'ТД"г pWNiiWntTVl. -—i . . w uxi. a x umii . , ilw . . -- uu »k w *.( w j—' л a i11j. a ^jii ill i !• w . . j. , w x ** ml f h»j>w i. ■ *!■ v—ou w .b w . * '—'

ГП^НПг"Г'' Uiar^fW г^тттл^гч ^siinifi tiyiOfT-. r> •OT/ITTW UTPi ПТ w i . at j-l . uwr j a . v i uihii,., S i i '-—i w' w ь w ,ы| л ¿it. ы j- ш ! »• * uii л j-J -i—t x k 1/ , а Л. w ^ каждого сварного шва возникает поле остаточных напряжений и деформаций} причем максимальные растягивающие напряжения приходятся на зоны концентрации напряжений и способствуют ускорению зарождения и развития трещин.

Tin wsc-tnwmiai'nn wnovfpww впппппи р.ряяярймр п wтгартт рм 'pwtttp-iwpaahuv,iy tpyun'rrnr'mttpnv'wv итпгп^ р.орпчv .hi—aw - "• * . j- t-^ji. j i. . 1 wva w j. .iluuilijijii i , и j. w i—' < j-j i.li w j. w л. л. w' w w*w * i lj w j. u i—u '—• . . ных конструкций, не рассматривались.

Большое практичепкое знат--ение прио^ре^аю^1 ^ас^етчые ме^о—

7tw у p;-l»,.>-!t5ist5r г-»гтр.г»гчfsZJГ\тт t.jf — ьа .a .j1 '—i . x t." . л '■i j—i 1114. л л i-b t, л л w w' у л i '-lii ■w w' 1—r l j. w w л. . . . v '-.•/ i i. ix uj'—s i . ■i j j. ,u -r' uvi w ~x ности конструкции., а также реализующие их алгоритмы и программы Ч'П'ТГ'.РЫР TTnTTVTJW ТДГ>ТТО-^Т. ¡эотз ост НЧ i-'rpEST'WIP'V rnpVWT.»TTCb:-'5-Tl,r,r^ rrrsn — . a i^u. wu4. ! их »ь.1. 1 4 w i i -—' w » II w w -ь Л-* * . L.M w 1 ill i. i л л . j. - . ь л Л. i i. J. ■ . w'* о. u . x |l.i актирования и оовдания опытных образцов новых и модернизируемых конструкций, а также при проведении различных ремонтных операций, направленных на восстановление и усиление наиболее повреждаемых мест.

Подобные подходы к решению проблемы повышения прочности и работоспособности сварных конструкций подвижного состава являются наиболее эффективными, соответствуют современному уровню развития науки и техники, а получаемые результаты имеют значительный теоретический и практический интерес.

Большой вклад в решение вопросов по разработке расчетных и экспериментальных методов оценки НДС, прочности и надежности элементов конструкций подвижного состава внесли ведущие институты отрасли ВНИИВ, ВНИИЖТ, ШИТ, ПНИЖТ, ДЛИТ, БИТЫ и др. Фундаментальные работы отечественных ученых Е.П.Елохина, Ю.П.Вороненке, С.В.Вертинского, В.Н.Данилова, И.П.Исаева, Н.А.Коо-тенко, К.П.Королева, В.Н.Котураноза, Л.Д.Кузьмича, А.С.Лисовского, В.П.Лозбинева, Б.А.Мейснера, E.H.Никольского, Л.Н.Никольского, Н.Н. Овечникова, А.П.Приходько, А.И.Речкалова,

A.Н.Савоськина, О.М.Савчука, М.М.Соколова, В.Д.Хусидова, Л.А.Шадура, Н.Н.Шапошникова и других явились базой для оценки и повышения прочности и надежности вагонных конструкций.

Решению задач в области изучения и повышения прочности материалов и сварных конструкций способствовали работы отечественных и зарубежных ученых: А.Е.Андрейкива, P.C.Васильчен-ко', В.А.Винокурова, П.М.Витвицкого, А.Г.Григорьянца, В.Ф.Демченко , В.С.Ивановой, Г.П.Карзова, В.А.Кархина, С.Н.Киселева,

B.Л.Колмогорова, Л.А.Копельмана, А.Я.Краосвского, О.А.Куркина, Б.И.Махненко, Н.А.Махутова, Е.М.Морозова, В.Ф.Лукьянова, Г.А.Николаева, В.А.Осадчука, В.В.Панасюка, В.3.Партона,

Г.С.Писаренко, Я.0.Подстригача, Н.К.Прохорова, О.Н.Ромакива, В.И.Савченко, В.И.Труфякова, Г.П.Черепанова, А.А.Чижика, Д.М.Шура, С.Я.Яремы, Ф.Бурдекина, Д.Дагдейла, Р.Долби, Т.Еко-бори, Д.Ирвина, Ф.Макклинтока, Д.Нотта, Д.Раиса, Д.Си, А.Уэл-са, Ф.Эрдогана, Д. Эшелби и других.

Тенденция к снижен!® запасов прочности конструкций различного назначения при одновременном сохранении или повышении их эксплуатационной надежности определяет необходимость совершенствования, на основе новейших достижений науки, численных методов расчета Еысоконагруженных конструкций.

Вагонные конструкции различного назначения работают в сложных температурно-силовых условиях. Известно, что до настоящего времеми подавляющее количество грузов перевозится из одного региона страны в другой по железной дороге, причем большинство перевозок приходятся на четырехосные полувагоны, которые составляют около 40% вагоного парка. Проведенные натурные обследования технического состояния полувагонов показали, что уже е первые годы эксплуатации в наиболее нагруженных сварных узлах появляются усталостные трещины. К наиболее ответственным и нагруженным узлам полувагона относятся узлы заделок угловых и промежуточных стоек и шкворневой узел, а в еосьмиосных вагонах - соединительная балка, котел цистерны и т.п. Данные обследований показывают, что большинство трещин являются усталостными, возникающими в сварных швах и местах перехода сварного шЕа к основному металлу, где возникает концентрация напряжений. Особенно часто разрушения наблюдаются после произведенного ремонта, что приводит к поступлению полувагонов в текущий отцепочный ремонт, составляющий в среднем 7,02 раза в год. В связи с этим оценка прочности и работоспособности свар

X а. ных узлов грузовых вагонов при наличии в них концентраторов напряжений является актуальной. Разработка расчетного метода позволяющего оценить работоспособность сварных несущих конструкций вагонов не только при проектировании, но и при ремонте является также актуальной задачей. Решение этой проблемы позволит перевести традиционные способы проектирования и ремонта сложных сварных конструкций на более высокий уровень, обеспечивающий повышение прочности и работоспособности, долговечности и надежности, снижение эксплуатационных расходов, связанных с поступлением в отцепочный ремонт и т.п.

В этой связи в представленной работе поставлена и решена крупная научная проблема, имеющая большое народно-хозяйственное значение, связанная с разработкой инженерного метода расчета работоспособности сварных узлов грузовых вагонов при упруго-пластическом деформировании материала с использованием метода конечных элементов, на базе синергетической концепции повреждаемости.

Целью настоящей работы явились: анализ повреждаемости, разработка расчетного метода оценки работоспособности несущих сварных конструкций вагонов на этапах проектирования с учетом эксплуатационных условий и ремонта и разработка на этой основе мероприятий по повышению работоспособности сварных конструкций вагонов.

Развита синергетическая концепция повреждаемости, позволившая обосновать использование энергетического критерия плотности энергии деформации и деформационного "О-критерия при расчете локального НДС деформируемого металла методом МКЗ. На основе сформулированной концепции разработан метод оценки работоспособности свасных узлов грузовых вагонов как на этапе проактирования конструкции, так и после проведения ремонтных работ. Получены аналитические зависимости для определения плотности энергии деформации и разработана методика определения предела выносливости в случае деформирования материала, как в упругой, так и в упруго-пластической области, при квазистатическом и циклическом видах нагружения.

Развитые в работе методы оценки сопротивления сварных узлов вагонов вязким и квазихрупким разрушениям позволяют оценить прочность и работоспособность конструкции, выбирать марку стали и сварочные материалы, обеспечивающие требуемый уровень прочности элементов конструкций, а также моделировать различные конструктивные варианты сложных сварных узлов вагонов. Практическую ценность представляют также разработанные алгоритмы и программы: по оценке НДС при упругом и упруго-пластическом деформировании материала; вычисления граничных нагрузок при межзтапном переходе от стержневой модели к пространственной или объемной, о учетом депланации сечения;, автоматической генерации сетки в зонах концентрации напряжений сварных соединений; вычисления плотности энергии деформации в местах концентрации напряжений при квазистатическом и циклическом нагру-жении.

Представляемая работа выполнена на кафедре "Технология сварки, материаловедение и износостойкость деталей машин" ШИТ, где в течение ряда лет проводятся всесторонние исследования по эксплуатационной нагруженнос-ти, прочности, надежности и повреждаемости сварных соединений узлов грузовых вагонов.

Работа выполнена автором в соответствии с основными научными направлениями кафедры.

Автор выражает искреннюю благодарность сеоим научным консультактам д.т.н., профессору ИВАНОВОЙ Вере Семеновне и д.т.к., профессору КИСЕЛЕВУ Сергею Николаевичу за помощь в постановке и решении научных задач, консультации и обсуждение полученных результатов, а также сотрудникам кафедры, помогавшим в реализации ряда научных разработок и проведении экспериментам ных исследований.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Проведенный отатнстичеоккй анализ технического состояния сварных соединений различных узлов грузовых вагонов показал, что уже в первые годы эксплуатации возникают дефекты в виде трещин, свидетельствующие о недостаточной надежности некоторых сварных узлов вагонов. Так, вероятность безотказной работы узлов заделок отсек полувагонов, составляющих около 40% парка грузовых загонов на 9-й год эксплуатации падает до 0,77, что не удовлетворяет нормативному показателю до первого капитального ремонта, равному 0,39. Фрактографический анализ поверхностей в местах разрушений выявил усталостную природу возникающих трещин.

2. Развита синергетическая концепция повреждаемости металла при упруго-пластическом деформировании, позволившая обосновать использование в расчетах на прочность сварных соединений узлов вагонов критерия предельной ПЭД. Проведенные эксперименты на различных марках стали показали в интервале температур от -70 до ЕОО^О, что отношение критической ПЗД к пределу текучести связано с локальной пластичностью, оцениваемой величиной относительного поперечного сужения.

3. Разработан метод и программное обеспечение для оценки повреждаемости и прогнозирования ресурса сварных соединений несущих конструкций подвижного состава железнодорожного транспорта. Получены зависимости на основе критерия ПЭД от нормальных и касательных октаэдрических напряжений при дилатации и дистороии структурных элементов не только при упругом деформировании материала, но и при упруго-пластическом.

4. Проведенный анализ НДС и ПЭД в типовых сварных соединениях нагонов на основе разработанного метода позволил выявить :

- плотность энергии деформации и ее составляющие» расходующиеся на дилатацию и дисторсию, изменяются по нелинейному закону в зависимости от величины нагрузки, прикладываемой к образцу;

- с увеличением уровня нагрузки интенсивно увеличивается плотность энергии деформации в зоне концентрации напряжений, причем одновременно увеличивается и ее градиент;

- о повышением нагрузки постепенно происходит замедление роста области, ограниченной изолинией о определенным уровнем плотности энергии деформации, что приводит к аккумулированию плотности энергии деформации в локальной области;

- конфигурация изолиний плотности энергии деформации позволяет определить направление старта трещины при достижении критической нагрузки;

- приращения плотности энергии деформации при пиклических нагрузках позволяют проводить прогнозирование расчетным путем предела усталости для рассматриваемого сварного образца;

- возможность построения кривых усталости сварных образцов е первом приближении - для точного построения кривых усталости в расчетном алгоритме необходимо учесть циклическую уп-рочняемость или разупрочняемооть исследуемого материала.

5. и целью уточненной оценки НДС и работоспособности элементов сварных узлов вагонов в зонах концентраторов напряжений разработана методика поэтапного автоматизированного перехода к расчету конечноэлементных моделей с большой степенью дискретизации в этих зонах. Получены зависимости, определяющие вектор перемещений в каждой точке рассматриваемого- сечения стержня, а

- ¡¿у?5 также разработаны алгоритмы и программы для автоматизированного межэтапного перехода, позволяющие проводить пересчет линейных перемещений и углов поворота оси поперечного сечения стержневых элементов моделей предыдущего этапа расчета в линейные перемещения граничных узлов пространственных или объемных элементов модели последующего этапа расчета.

6. Проведенный численный анализ НДС от эксплуатационных нагрузок в сварных узлах стоек полувагонов показал, что при неблагоприятном сочетании нагрузок в отдельных зонах максимальные напряжения превосходят допускаемые, так например, в промежуточной стойке - на 14%, в угловой - на 32%, наличие повреждений в виде трещин в сварных швах приводит к дополнительному повышению уровня напряжений в наиболее нагруженных сечениях. для промежуточной стойки такое повышение составляет 12-15%. Таким образом, на основе разработанного методического и программного обеспечения возможно путем моделирования вскрывать причины и кинетику разрушений, возникающих в эксплуатации, особенно применительно к сварным соединениям труднодоступных для контроля и ремонта.

7. Разработан метод и произведена оценка усиления узлов заделок стоек полувагонов при ремонте постановкой дуговых точечных соединений между соприкасающимися поверхностями полок стойки и нижним обвязочным уголком. Проведеные натурные испытания показали высокую работоспособность таких соединений. Повышение работоспособности объясняется разгрузкой сварных швов узла заделки промежуточной стойки: напряжения в сварном шве Б понизились на 40%, в сварном шве А - на 49%, в опасном сечении - на 46%.

8. Разработанный методологический подход по оценке склон

Юности к трещинообразованию позволяет прогнозировать предел выносливости для сварных соединений, нагруженных по любому циклически изменяющемуся закону, а также, построить расчетные кривые усталости для этих соединений о некоторым запасом по прочности, Величина запаса по прочности зависит от уровня максимальных напряжений в исследуемом соединении без учета концентрации напряжений,

9. На основе разработанного методического и программного обеспечения впервые проведена оценка ресурса некоторых несущих сварных узлов полувагона. Оценку проводили с использованием деформационного и синергетического критериев нелинейной механики разрушения. 3 качестве деформационного использовался П-критерий, а в качестве синергетического - критерий плотности энергии деформации. Получена достаточно высокая сходимость расчетных и экспериментальных данных, расхождение не превышает 23%, причем расчетные значения идут в запас прочности.

10. Практическую ценность работы представляют разработанные алгоритмы и программы:

- по оценке НДС при упругом и упруго-пластическом деформировании материала;

- вычисления граничных нагрузок при межзтапном переходе от стержневой модели к пространственной или объемной, о учетом депланации сечения;

- автоматической генерации сетки в зонах концентрации напряжений сварных соединений;

- вычисления ПЗД в местах концентрации напряжений при квазистатическом и циклическом нагружении.

Ряд основных положений и результатов работы используются в учебном процессе при чтении курсов лекций, при курсовом и дипломном проектировании на кафедре ТОШ МИИТ.

Результаты и методика натурного обследования технического состояния сварных соединений стоек полувагонов использованы в Проектно-конструкторском бюро Главного управления вагонного хозяйства (ПКЕ IIB МПС;.

Методика расчета оценки прочности сварной конструкции с трещиноподобными дефектами по плотности энергии деформации предложена для включения в новую редакцию нормативных материалов "Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)".

1. Капитальный ремонт грузовых вагонов железных дорог СССР колеи 1520 мм. Руководство. М.: Транспорт, 1985. -137 с.

2. Данилов В.Н. Надежность вагонов и технология их постройки и ремонтов. //Межвуз. сб. науч. тр. /ШИТ. 1986. Вып. 783: Повышение работоспособности деталей и сварных узлов подвижного состава железнодорожного транспорта. 0.99-103.

3. Киселев С.Н., Аксенова Л.А., Заоыпкин В.В. Технология сварочного производства при ремонте подвижного состава. Раздел II. Ремонт и производство сварных конструкций подвижного состава. М.: МИИТ, 1983. - 154 с.

4. Шувалов В.Ю. Работоспособность заделок стоек кузова полувагона: Дис. канд. техн. наук: 05.22.07. М., 1984. -200 с.

5. Скляров В.М. Повышение работоспособности стоек полувагонов на основе оценки прочности в зонах концентраторов. Дис. канд. техн. наук: 05.22.07. М. 1989, 251 с.

6. Анализ технического состояния сварных соединений стоек кузова полувагонов /В.А. Ивашов, A.A. Давлатов, Т.и. Королева,

7. B.Ю, Шувалов // Сб. науч. тр. / УрЭМИИТ.- 1980. Вып.65.1. C. 16-25.

8. ЗайнетдиноЕ Р.И. Разработка методики оценки несущей- Р96 способности и надежности сварных соединений шкворневого узла четырехосного полувагона. Дис. канд. техн. наук: 05.22.07 М. , 1984. 311 с.

9. Аксенов Ю.Н. Напряженно-деформированное состояние, прочность и надежность сварных узлов соединительной балки большегрузных вагонов. Дис. канд. техн. наук: 05.22,07 м., 1987. 373 с.

10. Шадур Л.А. Развитие отечественного вагонного парка.-М.: Транспорт, 1988, 279 с.

11. Вагоны: Конструкция, теория и расчет. /Под ред. Л.А.Шадура.- М.: Транспорт, 1980. 439 с.

12. Устич П.А. Работоспособность и надежность грузовоговагона. Автореферат дис. д-р. техн. наук. М., 1992. 43 с.

13. РТМ 24.050-44-81. Показатели надежности грузовых магистральных вагонов универсального назначения. М. : Министерство тяжелого и транспортного машиностроения. Введ. о 01.07.82. 1932. - 27 с. Группа Д 52.

14. Разработка методики расчета напряженно-деформированного состояния прочности и надежности сварных узлов полувагонов: Отчет о НИР/ШИТ: Руководитель О.Н. Киселев. N ГР 01820085230. М., 1934. 230 с.

15. Вершинский C.B., Данилов В.Н., Челноков И.И. Динамика вагона. М.: Транспорт, 1973. 352 с.

16. Расчет вагонов на прочность/ C.B. Вершинский, E.H. Никольский, Л.И. Никольский и др.; Под общ.ред. Л.А. Шадура, -2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1971. - 432 с.

17. Нормы для расчета и проектирования новых и модернизированных вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) . М. : ВНЖ1Т, ВНИИВ, 1984. - 259 о.

18. Технология вагоностроения и ремонта вагонов : Учебник для вузов / B.C. Герасимов, И.Ф. Скиба, В.М. Кернич и др.; Под общ.ред. B.C. Герасимова 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Транспорт, 1938.- 381 с.

19. Инструкция по сварке и наплавке при ремонте вагонов и контейнеров. РТМ 32-ЦВ-£01-78. М.: Транспорт, 1979. - 200 с.

20. Инструктивные указания по сварочным работам при ремонте тепловозов, электровозов и моторвагонов подвижного состава.- М.: Транспорт, 1975.- 176 о.

21. Технологическая инструкция ремонта сваркой соединительных балок. N 257 ПКБ ЦБ, М.:ПКВ ЦБ, 1978,- 19 с.

22. Технические указания на производство сварочных и наплавочных работ при ремонте ' вагонов, м.: Транспорт, 1970. -160 о,

23. Разработка технических требований по совершенствованию узла крепления угловых и промежуточных стоек: Отчет с НЙР/ВНИИЖТ, Уральское отделение: Руководитель В.И. Ченцоз. -138-В-75, N ГР Б820739. Свердловск, 1976. - 72 с.

24. Оценка эффективности проведенных мероприятий по повышению прочностных свойств узлов крепления стоек 4-осных полувагонов : Отчет о НИР/ВНИИЖТ, Уральское отделение; Руководитель С.И. Михайлов. 138-В-78, р.13; N ГР Б714147. - Свердловск, 1978. - 71 с.

25. Анализ повреждаемости и разработка расчетно-экспериментальной методики уточненной оценки напряженного состояния сварных узлов полувагонов: Отчет о НИР/МНИТ: Руководитель О.Н. Киселев. N ГР 01830057962. - М. : 1983. - 145 с,

26. Анализ повреждаемости и расчет показателей надежности сварных узлов полувагонов в эксплуатации: Отчет о НИР/ММТ: Руководитель С.К. Киселев.- М ГР 01825068186: Инв. N 02830047168. М.: 1982. - 107 с,

27. Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения.- М.: Машиностроение, 1968. 236 с.

28. Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. /Ред-кол.: Г.А. Николаев (пред.) и др.- М.: Машиностроение, 1979 -т. 3 /Пол редакцией В.А. Винокурова. 1979. 567 с.

29. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.-М. : Наука,, 1979. 744 с,

30. Котуранов В.Н., Хуоидов В.Д., Сергеев К.А. Матричный алгоритм расчета кузова полувагона// Межвуз. сб.науч.тр./МйИТ. 1972. Вып,399. С.66-74,

31. Хусидсв В.Д., Котуранов В.Н., Сергеев К.А. Метод расчета полувагона как комбинированной пластинчато-стержневой- büu системы// Межвуз. об. науч. тр./ШИТ. -1973. Вып. 423, С. 67-76.

32. Зенкевич 0. Метод конечных элементов в технике/ Пер. с англ. ~ М.: Мир, 1975.- 542 с,

33. Оегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. -М. : Мир, 1979. 392 с.

34. Морозов Е.М. , Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука, 1980.- 256 с.

35. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред.- М. : Мир, 1976,- 464 с,

36. Образцов И.Ф. , Савельев Л.М., Казанов Х.О. Метод конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов. М.: Высш. шк., 1985. 392 с.

37. Годунов U.K., Рябенький B.C. Разностные схемы.- М.: Наука, 1977. 382 с.

38. Самарский A.A. Введение в теорию разностных схем.-М.: Наука, 1971, 446 с.

39. Бреббия К., Уокер С. Применение метода граничных элементов в технике. М.: Мир, 1982. - 248 с.

40. Партон В.З., Перлин П.И. Интегральные уравнения теории упругости. М.: Наука, 1977, - 312 о.

41. Безухов H.H., Лужин и.В, Приложение методов теории упругости и пластичности к решению инженерных задач.- М.: Высш. шк., 1974. 200 о,

42. Овчаренкс Ю.Н. V-образные вырезы в линейной механике разрушения/ МВТУ.- М., 1977. 16 е.- Деп. в ВИНИТИ 29.11.77, N 4359-77.

43. Махненко В.Н. Вычислительная техника в сварочном про-изводстве//"Математические методы в сварке. ~ Киев: Наук, думка,' 1981. и.3-11.

44. Труфяков В.И., Якубовский В.В. Прочность сварных соединений в области малоциклового нагружения при отнулевом растяжении. //Автомат. сварка. 1985. - N 10. - 0.1-4.

45. Винокуров В.А., Аладинский В.В. Определение напряженно- деформированного состояния у предельно острых концентраторов для расчета сварных соединений на прочнооть/УПрименение мат. методов и ЭВМ в сварке: Матер. Науч.-тех. семин. Л., 1987.- 0.15-20.

46. Бенерджи П. Баттерфилд Р. Метод граничных элементов в прикладных науках/ Пер. о англ.- М.: Мир, 1984. 495 с.

47. Постнов В.Д. Метод суперэлемента в расчетах инженерных сооружений. Л.: Судостроение, 1979. - 288 с.

48. Киселев O.K., Смирнов В.Ю. Методика уточненного расчета напряженного состояния сварных узлов вагонов// Надежность и долговечность машин и сооружений. Киев: Наук, думка, 1983. - N 4. - С.67-72.

49. Никольский Е.Н. Расчет несущих конструкций вагонов по методу конечных элементов. Брянск: БИТЫ. - 1982. - 98 с.

50. Розин Л,А. Стержневые системы как системы конечных элементов. Л.: изд. Ленинградского университета. - 1976.

51. Программный комплекс для расчетов напряженно-деформированного состояния сварных конструкций / С.Н. Киселев, В.Ю. Смирнов, H.H. Воронин, Ю.Н. Аксенов// Применение мат. методов и ЭВМ в сварке. Материалы науч.- техн. с-емин.- Л.: 1987. С.69-72.

52. Расчет машиностроительных конструкций на прочность и жесткость /Под ред. H.H. Шапошникова. М.: Машиностроение, 1981. - 333 с.

53. Коновалов А.П. К расчету численным методом температурных полей при сварке // Металлические конструкции. Л., 1983. - С.80-86.

54. Топоров В. В. Киселев С.К. Расчет температурных полей при сварке пластин в нелинейной постановке с учетом распределенности источника теплоты.// Вопросы атомной науки и техники.- м.: НИКИМТ, 1984. Вып. 12: 0.36-42.

55. Нарекая Н.А. Алгоритм решения температурной упругоп-ластической задачи методом конечных элементов. //Труды ЦНИИ технология машиностроения. 1983. Вып.178. - 0.55-51.

56. Марков С.П. Разработка численных методов расчета напряженного состояния при сварке тонколистовых пространственных конструкций, его оценка и регулирование: Автореферат дис. канд. техн. наук. Л., 1987. 19 с.

57. Григорьянц А.Г, Новые методы исследования сварочных деформаций и напряжений: Автореферат дис. докт. техн. наук.- М. , 1975. 31 с.

58. Николаев Г.А. Сварные конструкции.-М.: Машгиз, 1962.- 552 с.

59. Кузнецов А.Ю. Оптимизация по частям кузова крытого грузового вагона из условия минимума массы его элементов. Автореферат дис. канд. техн. наук. Брянск, 1988. 24 с.

60. Лозбинов В.П. Методика расчета оптимальных параметров несущих элементов кузовов грузовых вагонов. Тула: ТПИ,i960.- 80 о.

61. Гулаксв B.K., Филюков Ю.Л., Степанов А.Е. Алгоритм и программа оптимизации параметров и формы поперечного сечения стержневых элементов кузовов вагонов. /7 Вопросы . строительной механики кузовов вагонов. Брянск: БИТМ, 1983. 0.43-51.

62. Речкалов А.И., Козлов И.В., Азовский А.П. Исследование напряженного состояния кузова четырехосного полувагона из алюминиевых сплавов/'/Сб. науч.тр./ ВНИИВ.- 1981. Вып.44. -С.53-52.

63. Шапошников H.H., Волков A.C., Ожерельев В.А. Расчет кузова восьмиоского полувагона как пространственной конструкции. Тр. ШИТ. 1980. - Вып. 877. - С. 158-163.

64. Никольский М.Д. Расчет кузова вагона на основе МКЗ.-В кн.: Расчет пространстзеных конструкций на прочность и жесткость.- Л.: Стройиздат, 1973. 258 с.

65. Лозбинев В.П. Исследование напряженного состояния и разработка методики оптимального проектирования ортогонально подкрепленных тонкостенных пространственных систем кузовов грузовых вагонов. Автореферат дис. докт. техн. наук. М., 1982. - 49 с,

66. Вороненка K5.ÎI. Прогнозирование погруженности и прочности вагонов с гибкими конструктивными элементами изменяемой фермы. Автореферат дис. докт. техн. наук. Л., 1986.42 с.

67. Лозбинев Б.П., Сорокина C.B. Влияние несущих торцевых стен на напряженное состояние элементов кузова четырехосного полувагона// Повышение прочности элементов кузовов вагонов.-М.: ЦНИИТЗИТЯ1МАШ, 1981. Вып.5. - С.8-20.

68. Образцов Й.Ф. Проблемы создания эффективных моделей иметодов для расчета сложных пространственных конструкций.//Механика и научно-технический прогресс. М.: Наука, 1988. Т. 3н '5.9?

69. Киселев С.Н., Аксенов Ю.Н., Воронин H.H. Применение математических методов и ЭВМ при анализе и оценке эксплуатационной прочности сварных конструкций. /7 Информационные материалы: СЭВ. Киев: ИЗС им. Патона.- 1989. Вып.1 (35). - С.25-31.

70. БитюцкийА.А., Петров О.Н. Применение метода суперэлементов для расчета сварных соединений элементов кузовов полувагонов// Сб. науч. тр./ПНИИТЗИТЯЖМАШ. 1983. Вып.5. С.11-13.

71. Соколов М.М., Еитюцкий A.A. Исследование напряженного состояния сварных соединений элементов кузовов вагонов // Об. науч. тр./ВНИИВ. 1983 - Вйп.50. - С.41-50.I

72. Карабин Б.Н., Кузьменко А.Г., Овсий В.И. "Принцип микроскопа" в решении контактных задач с помощью MKS/7Вопросы исследования надежности и динамики элементов транспортных машин и подвижного состава. Тула: ТПИ, 1973. - С.101-106.

73. Савчук О.М. Пастернак H.A. О прочностной оптимизации деталей ходовых частей подвижного состава//Сб. науч. тр. ДЖТ. Днепропетровск, 1983. С.31-39.

74. Никольский E.H. Способ последовательного выделения областей с возрастающей густотой сетки при расчетах по МКЭ систем с неравномерной сходимостью. Брянск: БИТМ, 1980. - 28 с.

75. Крахмалена Г.Г. Исследование напряженного состояния кузова рефрижераторного вагона типа трехслойной оболочки в верхней части зоны дверного выреза. Автореферат дис. канд. техн. наук. Брянск, 1982. - 22 с.

76. Сиратори М., Миеси Т., Мацусита X. Вычислительная механжа разрушения/ Пер, с японок, м. : Мир, 1985. - 334 с.

77. Разработка и внедрение алгоритмов и программ расчета прочности и надежности конструкций морских судов: Отчет о НИР /Одесский ин-т инж. морс, флота. (ОИИШ): Руководитель В. В. Козляков. 329; N ГР 75054297; - Инв. N 5488177. - Одесса, 1975. - 211 с.

78. Инструкция к программе расчета комбинированных систем методом конечного элемента (01ШНТ)/ H.H. Шапошников и др., М.; ЦНЙИпроект, 1982. 140 с.

79. Методические рекомендации по заполнению бланков исходных данных для вычислительного комплекса "ЛИРА". Киев: НИ-ИА00 Госстроя У00Р, 1984. 108 с.

80. Расчет соединений элементов вагонов на ЭВМ: Учебное пособие / М.М. Соколов, Ю.П. Вороненке, A.A. Еитюцкий, A.B. Третьяков. Г.Л. Сорокин. Л.: ЛИИЖТ, 1986. 57 с.

81. Аладинокий В.В. Разработка численных методов определения напряженно-деформированного состояния сварных соединений с концентраторами. лис. канд. техн. наук. 05.03.06. М., 1986. 171 с.

82. Когаев Б.П., Махутов H.A., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. М.: Машиностроение, 1985. - 223 с.

83. Киселев С.Н., Зайнетдиков Р.И. Оценка показателей надежности сварных узлов, работающих при циклических нагрузках //Сварочное производство. 1986. N 5. С.24-27.

84. Клыков H.A. Расчет характеристик сопротивления усталости сварных соединений. М.: Машиностроение, 1984. - 150 с.

85. Труфяков В.И. Усталость сварных конструкций. Киев: Наук, думка, 1973. - 216 о.

86. Клыков H.A. ' Усталостная прочность сварных' соединений конструкционных сталей и методы ее расчетной оценки. Дис. . докт. ехн.наук, 05.03.06. Челябинск, 1978. - 456 с.

87. Кудрявцев В.И., Наумченков Н.Е. Усталость сварных конструкций. U.: Машиностроение, 1975. 272 с.

88. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. M.: Металургия, 1975. 455 с.

89. Когаев Б.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.Машиностроение, 1977. - 232 с.

90. Серенсен C.B., Когаев Б.П., Шнейдерсвич P.M. Несущая способность и расчеты на прочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 488 с.

91. Махненко В.И. Расчетные методы исследования кинетики сварочных напряжений и деформаций. Киев: Наук, думка, 1976. -320 с,

92. Николаев Г.А., Куркин O.A., Винскурсв В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций. М.: Высшая школа, 1982. - 272 с.

93. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение / Пер. с англ.- М.: Мир, 1984.- 524 с.

94. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций.- М.: Машиностроение, 1984. 312 с.

95. Приходько А.П. Прогнозирование надежности и обоснование норм расчета конструкций грузовых вагонов по критерию усталостного повреждения. Лис. д-р. техн. наук: 05.22.07.-М. , 1983,- 531 с.

96. Приходько А.П, Расчет сопротивления усталости и надежности вагонных конструкций для перспективных условий эксплуатации. // Вестник ВНИйЖТ. 1983. С.33-37.

97. Приходько А.П. Метод нормирования запасов усталостной прочности с учетом назначенного ресурса машин //Сб. науч. тр. / БИТМ, 1983. - Вопросы строительной механики кузовов вагонов. С.109-133.

98. Коросцов A.C. Прогнозирование работоспособностисварных соединений с необработанными швами на основе имитационного моделирования процесса разрушения. Дис. канд. техн. наук: 05.03.06. Ростов-на-Дону, 1987. 183 с.

99. Шур Д.М. Приближенная статистическая теория предельных напряжений //Труды ЦНЙИТМАШ. 1970. - N 96. - 0.72-79.

100. Batdorf S.B., Heinisch H.L.Fracture statistics of brittle materials with surface cracks //Engineering Fracture Mechanics. 1978. - v.10. - N 4. - P.331-841.

101. Mo Oartney L.N. 'Extensions of a statistical approach to fracture // International Journal of Fracture. 1979.v. 15. P.47^-487.

102. Болотин B.B. Статистические методы в строительной механике. М.: Стройиздат, 1965. - 279 с.

103. Исаев И.П., Савоськин А.Н. Прогнозирование показателей надежности рам тележек электроподвижного состава //Межвуз. об. науч.тр. / МИИТ. 1972. - Вып.405. - С.112-132.

104. Савоськин А.Н. Прогнозирование надежности деталей железнодорожного подвижного состава // Моделирование динамических процессов в транспортных системах: Тр. Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова. М.: Транспорт, 1980. - Вып.172, - С.21-30.

105. Прогнозирование надежности оборудования злектропод-вижного состава / Под ред. А.Н. Савоськина. М. : МИИТ. -1976. - Вып. 502. - 195 с,

106. Сереноен C.B., Ногаев В.П. Вероятностные методы расчета деталей машин // Механическая усталость в статистическом аспекте. М.: Наука, 1959. - С.117-135.

107. Серенсен C.B. Когаев В.П. Руководство по расчету на усталость деталей машин (в вероятностном аспекте). М.: ИМАШ,1. ВНЙИНМАШ, 1972. 107 с.

108. Мейснер Е.А. Прогнозирование надежности рам локомотивных тележек // Вестник БНИИ1Т. 1972. - N S. - С.15-20.

109. Никольский Л.Н. Варианты расчета надежности при усталостных отказах //Сб. науч. тр. / БИТМ. 1978. - Вопросы исследования надежности и динамики элементов транспортных машин и подвижного состава. - 0.3-10.

110. Расчет характеристик выносливости, параметров нагру-женности и показателей надежности несущих элементов конструкций. / А.П.Приходько, В.И. Шахов, А.В.Сурвило, A.A. Асатуров, О.Б.Камаев /7 Сб. науч. тр. / ЦНИИ МПС. 1976. - Вып. 548. -С.110-129.

111. Расчет вагонов на прочность / C.B. Вертинский и др. Изд. 2-е. Под ред. Л.А. Шадура. М.: Машиностроение, 1971. -432 с.

112. Векерман А.Ф. Повышение надежности корпуса автосцепки в условиях интенсивной эксплуатации (по критерию усталостного разрушения), Дис. канд. техн. наук; 05.22.07. М., 1987. - 214 с.

113. Коотенко H.A. Исследование повреждаемости и разработка, предложений по повышению надежности корпуса автосцепки железнодорожного подвижного состава. Автореферат дис. канд. техн. наук. --М., 1980. 16 с.

114. Влияние средних напряжений и деформаций на малоциклозую усталость сталей А-51?, А-201. / И. Дюбук, И. Ванаоое, А. Бирок и др. // Труды американского сбщестза инженеров-механиков. 1970. - Конструирование и технология машиностроения, M 1. С.38-54.

115. ГОСТ 18442-80. Контроль неразрушающий, капиллярные методы. Общие требования. М.: Изд-зо стандартов, 1980.

116. Даунис М.А,, Стасюнас P.A. Исследование накопления повреждений при нестационарном малоцикловсм нагружении. // Проблемы прочности. 1975. - N 12. - С.50-56.

117. Кочаев В.П., Гуоенков А.П., Бутырев Ю.П. Деформационная трактовка накопления усталостных повреждений при нерегулярном малоцикловом и многоцикловом нагружении с перегрузками // Машиноведение. - 1978. - N 5. С.57-64.

118. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1982. - 272 с.

119. Прочность при малоцикловсм нагружении. Основы методов расчета и испытаний / С.В.Серенсен, P.M.Шнейдерович, А.П.Гуоенков и др. М.: Наука, 1975. 286 с.

120. Мэнсон С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. М.: Машиностроение, 1974. - 344 с.

121. Нормы расчета на прочность элементов реакторов, парогенераторов, сосудов и трубопроводов атомных электростанций, опытных и исследовательских ядерных реакторов и установок.

122. М.: Металлургия, 1973. 458 с.

123. Boiler and Pressure Vessel Code, ASME, sec.III, 1974, 416 p.

124. Ромашов P.B. Исследование связи усталостного разрушения с энергетическими характеристиками процесса циклическогодеформирования металлов: Автореферат дис. канд. техн. наук,- Оренбург. 1978. 17 о.

125. Киселев Ю.В. Попов К.В. Исследование влияния циклической деформации на хладоотойкость стали при ударном изгибе // Известия ВУЗов: Машиностроение. 1965. - N 4. - 0.47-51.

126. Spotts M.F. Mechanical Design Analysis. Prentice-Hail, 1964. - SI5 p.

127. Ту Д., Гснсалес P. Принципы распознавания образов. -М.:Мир, 1978. 401 с.

128. Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания. -М.: Высш. шк., 1989. 327 с.

129. Одинг H.A., Никонов А.Г., Марьяновская Т.О. Влияние циклической нагрузки на порог хладноломкости углеродистой стали // ДАН COOP, 1962. - Вып.143. - N 6. - 0.1332-1335.

130. Попов К.В., Киселев Ю.В. 0 влиянии циклических наг-ружений на склонность технического железа к хладноломкости // ДАН С00Р. 1955. - Вып.153. - N 3. - С.628-530.

131. Попов К.В., Киселев Ю.В. Влияние работы в условиях усталости на хладноломкость стали // Автоматическая сварка. 1967. N 3. - С.44-47.

132. Sih 8. С. Mechanics and physics of energy density theory // Theoretical and Applied' Fracture Mechaniecs. 1985.- v.4. N 3. - P.157-173.

133. Sil lernet L. Periodica Politechnica, Engineering;

134. Maschinen und Bauwesen. 1966. - v.iü. - N 2. P.77-94.

135. Иванова B.C. Синергетика. Прочность и разрушение металлических материалов. М.; Наука, 1992. - 159 о.

136. Иванова B.C., Шанявокий A.A. Количественная фрактог-рафия, Усталостное разрушение. ~ Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1988. 4С0 с.

137. Иванова B.C. Разрушение металлов: Серия "Достижения отечественного металловедения". М., Металлургия, 1979. -158 с.

138. Иванова B.C. Механика разрушения и конструкционная прочность с позиции синергетики // Вестник машиностроения. -1989.- N 12. 0,8-12,'

139. Irwin O.P. Fracture dynamics: Fracturing; of Metals, ASM Cleveland. 1948. P,147-156.

140. Orowan B.C. Fundamentals of brittle behavior of metals.- Fatioue and Fracture of Metals. N.Y.: Wiley. - 1950.- P.139-167.

141. Екобори I. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел / Пер. с англ. М.: металлургия, 1971. - 264 с.

142. Макклинток Ф.А. , Ирвин Дж.Р. Вопросы пластичности в механике разрушения /У Прикладные вопросы вязкости разрушения / Пер. о англ, -М.: Мир, 1968. С.143-186.

143. Ирвин Дж., Парис П. Основы теории роста трещин и разрушение. /У Разрушение / Пер. о англ. М.: Мир. 1976. -Т.З. ~ С.17-66.1Б7.Плювинаж Г. Механика упруго-пластического разрушения.- М.: Мир, 1993. 448 с,

144. Леонов М.Я., Панасюк В.В. Роввиток кайдрибн1ших тр1-щин в твердому т!л! /7 Прикладная механика. -'1959, т.5.1. N5. С.391-401.

145. Wells А.А. Brit. Weld. J. - 1963. - v.10. -P.563-570.

146. Dottrel1 A.H. Iron Steel Inst. Spec. Rep. N 59. -1961. - P.231,

147. Еаренблатт Г.И. Математическая теория равновесных трещин, образующихся при хрупком разрушении // Прикл. механ. и техн. физ. 1961. - N 4. - 0.3-55.

148. Dugdale D.S. Yielding1 of steel sheets containing slits. J. Mech. and Phys. Solids. i960. - v.8. - N 2. -P. 100-104.

149. Панасюк В.В. Предельное равновесие хрупких тел с трещинами. Киев: Наук, думка, 1968. - 246 с.

150. Wells A.A. Critical tip opening displacement as fracture criterion /7 Proc. Crack Propagation Symp., Oranfi-eld, 1961. Cranfield, 1961. v.l. - P,210-221.

151. Atkinson C. Stress singularities and fracture mechanics //Applced Mechanics Reviews. 1979. - v.32. - H 2.1. P.123-135.

152. Вилби Б. Разрушение // Механика. Новое в зарубежной науке. N20. / Механика разрушения: Разрушение конструкций.-М, : Мир, 1980., С.202-227.

153. Мусияненко В.Ф., Касаткин С.Б. Методы оценки сопротивления сварных соединений легированных сталей хрупкому разрушению (Обзор) //Автоматическая сварка. 1989. - N 10.1. С. 1 9.

154. Черепанов Г.П. и распространении трещин в сплошной среде // Прикл. математика и механика. 1957 - Т.31. - N 3. -С.475-488.

155. Райо Дж. Независящий от пути интеграл и приближенный анализ концентрации деформации у вырезов и трещин // Прикладная механика: сер. Е.~ 1958. Т.35. - N 4. - С.340-349 (пер. с англ.).

156. Райе Дж. Математические методы в механике разрушения// Разрушение. Т.2 М.: Мир, 1975. - 0.204-335.

157. Хатчинсон Дж. Основы феноменологической теории нелинейной механики разрушения //Механика. Новое з зарубежной науке. М. : Мир, 1985. - N 38 - 0.130-137.

158. Anderson D.M. Fracture toughness parameters and elasticpiastic analysis of non-moderate fracture conlitions using: finite element methods.- Eng. Fract. Mech. , 1973. v.5.- N 2. P.223-240.

159. Hayes D.T., Turner O.E. An application of finite element techniques pieces. Int. J. Fract., 1974. - v.10. -N 1. - P, 17-31.

160. Riccardella P.O., Swedlow L.L. A combined analytica-1experimental fracture study. In: Fracture Analysis. ASTM STP 560. - 1974. - P.134-154.

161. Черепанов Т.П. Механика хрупкого разрушения. М. : Наука. 1974. - 540 с,

162. Kishimoto К., Aoki S. Sakata М. On the path independent integral J.~ Eng. Fracture Mech., 1980. v.13. P.841-850.

163. Наместников B.C. 0 концентрации напряжений в подкрепленных элементах // Вестник машиностроения. 1990. - N 2.- С.12-14.

164. Парис П., Си Дж. Анализ напряженного состояния около трещин // Прикладные вопросы вязкости разрушения / Пер. сангл. М.: мир, 1988. - 0.64-142.

165. Портон В.З., Морозов Е.М. Механика упруго-пластического разрушения. -М.: Наука, 1974. 416 с.

166. Определение предела трещиноотойкооти пластических сталей в тонких сечениях. /A.A. Анохин, М.Н. Георгиев, В.Н. Минаев, Е.М. Морозов// Заводская лаборатория. - 1985. - N 8.- 0.59-71.

167. Куркин A.C. Исследование статической прочности сварных соединений с угловыми швами: Дис. канд. техн. наук: 05.04.05 М., 1978. - 197 с.

168. Андрейкив А.Е. Об одном деформационном критерии локального разрушения // Физ.-хим. механика материалов. 1977.- N 4. С.23-25.

169. Андрейкив А.Е. Пространственные задачи теории трещин. Киев: Наук, думка, 1982. - 345 с.

170. Ризнычук Р.В. Опенка прочности и долговечности элементов конструкций с трещиноподобными дефектами на основе деформационных критериев: Дис. канд. техн. наук; 01.02.04. Львов, 1988. 152 о.

171. Дубровский В.А. Разработка метода расчета на выносливость сварных соединений с поперечными угловыми швами с учетом концентрации напряжений. Дио. канд. техн. наук. 05.03.05. М., 1986, - 262 с.

172. Винокуров В.А. Прочность сварных конструкций к критерии механики разрушения // Прочность к технология изготовления сварных конструкций: Тез. докл. / Всесоюзной конференции.- М.: МВТУ, 1983. 0.7-11.

173. Boyd G.M. Eng. Fract. Meoh. 1972. - v.4. - N 3. -P.459-482.

174. Slh 3.0. Energy strain Energy Density criterion. Budapest Akadern. kiado. - 1982. - P. 3-15.

175. Sih G.0.- In: Mechanics of fracture. 1977. - v.5.- P.1-56.

176. Sih G.U. Strain-energy-densiti factor applied to mixed mode crack problems. Int.J. Fract. - 1974. - v.10. -N 3. - P.305-320.

177. Ozoboly E.,Havas I., Giilemot F.- In: Proc. of Symp. on Absorbed Spec. Energy-strain energy density criterion. Budapest: Aoadem, kiado, 1982. -- P. 107-129.

178. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. Ташкент: Фан, 1979. 186 с.

179. Федоров В.В. Исследование и разработка научных основ прогнозирования повреждаемости и разрушения металлов. Дио. дскт. техн. наук; 05.02.01. М., 1980. - 487 с.

180. Федоров B.B. Кинетика повреждаемости.и разрушения твеодых тел. Ташкент: Фан. 1985. - 158 с.

181. Галагер. Метод конечных элементов. Основы / Пер. с англ.- М.: Мир, 1984. 428 с.

182. Расчетный и экспериментальный анализ кинетики эксплуатационной повреждаемости и надежности сварных швов стоек полувагонов: Отчет о НИР /МИМТ: Руководитель O.K. Киселев. -N ГР 01840057717. М., 1984. - 53 с.

183. Власов В.З. Тонкостенные упругие стержни. М.: Гос. изд. физ.-мат. литер., 1959. - 558 с.

184. Бычков д.В. Строительная механика стержневых тонкостенных конструкций.- М.: Госстройиздат, 1952. 475 о.

185. Сопротивление материалов / А.Ф. Смирнов и др. М. , Высш. шк. , 1968. - 600 с.

186. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. -М.: Наука, 1977, 870 с.205» Калиткин H.H. Численные методы. М.: Наука, 1978. - 512 с.

187. Abhary К. An automatic mesh Generation scheme for finite element models of BOX-like structures // Computers and Structures. 1989. - Y.31. - P.637-641.

188. Chassemi P. Automatic mesh Generation scheme fer A TWO-OR THBEE-DIMENSIONAL triangular curved surface /7 Computers and Structures. 1982. - ¥.18. - P. 613-626.

189. Anderson G.P, , Ruggles Y.L., Stibor G.S. Use of finite element computer programs in fracture mechanics. Int. J. Fract. Mech., 1971. - v.7. - Hi. - P.63-76.

190. Ohan 5.K, , Tuba I.S., Weison W.K. On the finite element method in linear fracture mechanics.-Eng. Fraot. Mech., 1970. v.2. - N 1. - P.1-17.

191. Blackburn W.S. Calculation of stress intensity factors at crack tips using special finite elements.- The Mathematics of Finite Elements and Applications.- London; New York: Academic Press, 1973. P.327-336.

192. Staab G.H. Estimating stress intensity factors with singular components of the total finite elements solution //Int. J. for Num. Met. in Eng., 1982. - v.18. -P.1063-1076.

193. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках / АН УССР. Ик-т электросварки им. Е.О. Па,тона: Под ред. В.И. Труфякова.~ Киев: Наук, думка, 1990. 256 с.

194. Панин В,Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурныеуровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1985. ova и

195. Иванова B.C. Синергетичеокая модель разрушения металлов и сплавов по механизму отрыва (тип!) //Фиг. хим. механика материалов. 1988. - т.24, - N 4, - С.51-55.

196. Mullen R. , Diskerson R. An isoparametric finite elemente with decreased sensitivity to midside node location //Computers and Structures. ¿983. - v.17. - P.611-615.

197. Разработка нормативных материалов по расчету прочности сварных узлов грузовых вагонов: Отчет о НИР / МИИТ: Руководитель С.Н. Киселев Н TP 01820081090. М. , 1982. - 107 о.

198. Херцберг Р.В. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов. М.: Металлургия, 1989. - 576 с.

199. Иванова B.C. Усталостное разрушение металлов. М. ; Металлургия. 1963. - 272 с.

200. Владимиров В,И., Романов В,В. Дисклинация в кристаллах. Л.: Наука, 1986. - 219 с.

201. Иванова B.C. Синергетика и усталостное разрушениеметаллов. M.: Наука, 1989. - С.57-76.

202. DOT 24.050.34-84 Проектирование и изготовление стальных сварных конструкций вагонов, Технические требования. М.: Транспорт, 1979. - 117 с.

203. Степанов М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. М.: Машиностроение, 1972, - 232 с.

204. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний. М. : Металлургия, 1978. - 304 с.

205. Киселев С.Н., Фаерштейн Ю.О., Зайнетдинов Р.И. Надежность сварных узлов грузовых вагонов. // Железнодорожный транспорт. 1984. - N 11. - С,35-37.

206. Расчетная оценка прочности вариантов конструкции узла заделки боковых стоек полувагона для выбора целесообразного способа их ремонта сваркой: Отчет о НИР / МИИТ: Руководитель H.H. Воронин. N ГР 01850064228. М., 1985. - 48 с.

207. Котиков В.А.,Котельников В.Л., Кузнецов B.C. Повышение сопротивления усталости стоек полувагонов дуговой точечной сваркой //Сварочное производство. 1988. - N 12. - С.10-11.

208. Прогнозирование ресурса сварных конструкций на основе теории распознавания образов. / Киселев С.Н., Воронин H.H., Смирнов В.Ю., Круглов В.В. /7 Техническая диагностика и нераз-рушающий контроль. 1991. - N 3. - С.48-51.

209. Усиление узла заделки стоек полувагонов (заключительный): Отчет о НИР (заключительный) / ВНИИЖТ, Уральское от- Зй1 деление; Руководитель В.И.Гамиров. Свердловск, 1987. - 46 с.

210. Плис Г.В. Разработка методики использования удельной энергии деформации для сценки прочности и анализа геометрии сварных соединений: Дис. канд. техн. наук: 05.G3.06. М., 1993. - 209 о.

211. Есйчевокий O.P., Пашарин С.И. Повышение прочности и жесткости элементов кузова и рамы четырехосного универсального полувагона. // Вестн. ВНИИЖТ. 1978. - N 7. - С.41-44.

212. Марочник сталей и сплавов / Под общ. ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. - 640 с.

213. Материалы в машиностроении: Справочник / Под ред. И.В. Кудрявцева, Е.П. Могилевского. М.: Машиностроение, 1967. - 496 с.

214. Круглоз В.В. Опенка прочности и надежности сварных узлов шпангоутов восьмисотых цистерн. Автс-реф. дис. . канд. техн. наук. 05.22.07, 1989. 21 с.

215. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974. - 312 с.

216. Работков Ю.Н. Введение в механику рузрушения. М.: Наука, 1987. - 80 с.

217. Хакен Г. Синергетика: Иерархии неустсйчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985. -423 с.

218. Матвиенко Ю.Г. Повреждаемость и синергетическиепредставления в задачах механики разрушения // ФХММ. 1990. -N 1.- 0.31-37.

219. Петров С.Ю. Методика использования критерия удельной энергии деформации при численном моделировании / Актуальные проблемы прочности: Тез. конф. Новгород: часть 2, 1994. -С. 15.il