автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Прогнозирование усталостного ресурса литых деталей тележки грузового вагона

На правах рукописи

/7/7

Якушев Алексей Вячеславович ( / //

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСТАЛОСТНОГО РЕСУРСА ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Специальность 05 22 07-Подвижной состав железных дорог, тяга поездов

и электрификация

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2007

003159856

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС) Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Научный руководитель - кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Миронов Владимир Иванович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Третьяков Александр Владимирович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Попов Сергей Ильич

Ведущая организация ~ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МГУПС - МИИТ)

Защита состоится «26» октября 2007 г в 14 00 часов в ауд 283 на заседании диссертационного совета Д 218 013 01 при ГОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС) по адресу 620034, г Екатеринбург, ул Колмогорова, д 66

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УрГУПС

Автореферат разослан «25» сентября 2007 года

Отзывы на автореферат, в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета по почте

Ученый секретарь диссертационного совета

"2

Асадченко В Р

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Рост грузооборота на железнодорожном транспорте требует создания новых конструкций вагонов с несущими элементами повышенной надежности Кроме того, участились случаи крушений вагонов из-за низкой долговечности литых деталей тележек В связи с этим важными являются вопросы прогнозирования ресурса несущих деталей тележек в эксплуатации на стадии проектирования Однако существующие методы расчета долговечности элементов железнодорожного подвижного состава не дают достоверного прогноза Разработчики новых конструкций опираются на результаты стендовых испытаний отдельных элементов и ходовых испытаний вагонов Это требует больших временных и материальных затрат Поэтому вопросы прогнозирования надежности вагонных конструкций на стадии проектирования являются актуальными

В диссертации на основе анализа подходов к расчету долговечности литых деталей тележек грузовых вагонов, исследований дискретных моделей реальных конструкционных сталей и сплавов с неоднородной поликристаллической структурой, результатов базовых экспериментов по выявлению взаимосвязи статических и циклических свойств вагонных сталей для изготовления литых деталей тележек предложена методика расчета долговечности и живучести надрессорной балки тележки грузового вагона

Целью диссертационной работы является создание объединительной методики для детерминированной оценки усталостного ресурса литых деталей тележки грузового вагона с учетом циклической деградации свойств материала

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи.

1 Разработать методику расчета долговечности литых деталей ходовых частей грузовых вагонов с использованием модели циклической деградации свойств материала

2 Провести моделирование процесса усталостной деградации и эксперименты для идентификации модели циклической деградации литых сталей, применяемых для изготовления литых деталей тележек грузовых вагонов

3 Построить полные диаграммы деформирования (ПДД) литых сталей при разной степени циклической наработки, с помощью разработанного испытательного комплекса

Объектом исследования в настоящей работе являются литые детали тележки грузового вагона

Предметом исследования являются ресурсные характеристики литых сталей и методика расчета долговечности элементов вагонных конструкций

Научная проблема исследований формулируется следующим образом разработать методологию оценки усталостного ресурса нерегулярно нагруженных элементов грузового вагона путем разработки эффективных средств проведения базовых экспериментов по идентификации модели циклической деградации литых сталей и использования модели в расчете долговечности надрессорной балки тележки грузового вагона

Методы исследования. Для решения поставленных задач применялись методы математического моделирования усталостного процесса в структурно неоднородных материалах Исходные положения и прогнозируемые результаты проверялись методом прямой экспериментальной проверки При теоретическом исследовании

напряженного состояния и прогнозировании усталостного ресурса детали тележки грузового вагона использовался метод конечных элементов (МКЭ)

Автор учитывал результаты исследований ученых в области железнодорожного транспорта С В Вертинского, Ю П Бороненко, Н С Бачурина, М В Винокурова, В П Лозбинева, М Б Кельриха, А Д Кочнова, В Н Котуранова, И Гоммеля, Ю Л Кофмана, Г Марье, Е Н Никольского, Г И Петрова, С И Попова, А В Смольянинова, М М Соколова, А В Третьякова, А А Хохлова, Л А Шадура, Н Н Шапошникова, Е Шперлинга

В своей работе автор опирался на труды отечественных ученых В В Болотина, С Д Волкова, В С Ивановой, В П Когаева, А А Лебедева, Н А Махутова, В И Миронова, С В Серенсена, В Ф Терентьева, В Т Трощенко, Я Б Фридмана, а также зарубежных ученых Дж Ф Белла, Д Томпсона, В Бэкофена, Ст Камминга

Научная новизна работы. В процессе разработки и опытной проверки исходных положений методики расчета долговечности литых деталей вагонной тележки и прогнозируемого ею ресурса получены следующие научные результаты

1 Разработана методика оценки ресурса и живучести литых деталей ходовых частей грузовых вагонов на основе предложенной модели циклической деградации свойств материала

2 Проведена идентификация модели циклической деградации вагонных сталей литых деталей тележки

3 Предложен способ испытания образцов литых сталей тележек грузовых вагонов на растяжение и построены ПДД сталей с разной циклической наработкой (на способ и устройство для испытания образцов получен патент РФ на изобретение №2251676)

Практическая значимость исследования.

1 Полученная альтернативная оценка долговечности надрессорной балки тележки грузового вагона без применения линейной гипотезы суммирования повреждений позволяет учитывать взаимодействие напряжений различного уровня при нестационарном нагружении являясь основой для установки гарантийных сроков службы

2 На основании проведенных исследований даны практические рекомендации по использованию экспериментальных результатов для сравнительной оценки усталостных свойств литых сталей и построения моделей циклической деградации, позволяющие уточнить прогноз ресурса нерегулярно нагруженных деталей тележек грузовых вагонов более чем на 7% .

3 Учет снижения упругих свойств стали на заключительной стадии циклирования типового элемента вагона позволил объяснить расхождение между теоретическим и эффективным коэффициентами концентрации напряжений

4 Созданный для проведения экспериментальных исследований свойств материалов испытательный комплекс повышает точность результатов экспериментов, сокращает затраты и время на проведение стендовых испытаний литых деталей тележек грузовых вагонов

На защиту выносится:

1 Методика оценки ресурса и живучести литых деталей ходовых частей грузовых вагонов с применением модели циклической деградации свойств материала

2 Результаты моделирования процесса деградации свойств и экспериментального обследования сталей для изготовления литых деталей тележки

3 Способ и устройство регулируемой жесткости для испытания образцов литых сталей на растяжение и ПДД сталей при различной циклической наработке

Реализация результатов работы Разработанные в результате исследований теоретические и методологические рекомендации были реализованы при уточнении прогноза усталостного ресурса литых деталей тележек грузовых вагонов

1 Разработанная методика прогнозирования усталостного ресурса литых деталей тележки грузового вагона применяется в УКБВ и Центре исследований и испытаний материалов на ФГУП «ПО Уралвагонзавод» при проектировании перспективных тележек подвижного состава

2 Способ и устройство для испытания образцов на растяжение внедрен на металлургическом заводе ФГУП «ПО Уралвагонзавод» при производственном контроле механических свойств литых сталей тележек

3 Экономический эффект от внедрения способа и устройства на ФГУП «ПО Уралвагонзавод» составил 1841 тыс руб в год (расчет в ценах 2005 г)

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены и одобрены на научно-технической конференции «Перспективы развития подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин» (Саратов, СГТУ, 2002 г), на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин» (Самара, СамГТУ, 2003 г), на 5-ой отчетной конференции молодых ученых (Екатеринбург, ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003 г), на международной научно-технической конференции «Разрушение и мониторинг свойств материалов» (Екатеринбург, УрО РАН ИМАШ, 2003 г ), на 11-ой, 13-ой и 14-ой зимней школах «Механика сплошных сред» (Пермь, ПГТУ, 2002, 2003, 2005 гг), на 3-ем и 4-ом Всероссийском семинаре им С Д Волкова «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (Екатеринбург, ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004, 2006 гг), на Всероссийском конкурсе инженеров «Машиностроение (Проектирование, конструирование)» (Москва, РАН, 2005, 2006 гг, сертификат профессионального инженера России №6-493), на Городском конкурсе инженеров «Машиностроение» (Нижний Тагил, ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (филиал), 2005 г), на 9-ом Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Нижний Новгород, НижегорГТУ, 2006 г), на международной научно-технической конференции «Современные проблемы проектирования и эксплуатации транспортных и технологических систем» (Санкт Петербург, СПбПУ, 2006 г), на V международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века» (Санкт Петербург, ПГУПС, 2007г), на 1-ой научно-технической и 2-ой международной научно-технической конференциях «Проблемы и перспективы развития грузового вагоностроения» (Нижний Тагил, ФГУП «ПО Уралвагонзавод» -УрГУПС, 2005, 2006 гг), на Всероссийской научно-практической конференции (Нижний Тагил, ФГУП «ПО Уралвагонзавод», 2001-2007 гг), на научно-техническом совете ФГУП «ПО Уралвагонзавод» (Нижний Тагил, ФГУП «ПО Уралвагонзавод», 2001-2007 гг), на расширенном заседании кафедры «Вагоны» УрГУПС в 2006 г

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 14 печатных работах Статьи опубликованы в журналах «Транспорт Урала», «Тяжелое машиностроение», «Заводская лаборатория», «Вестник УГТУ-УПИ», «Физическая мезомеханика», в научно-технических сборниках УрГУПС, ПГУПС Работ, опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией 1

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и семи приложений Содержание изложено на 118 машинописных страницах, в том числе включает таблицу и 43 рисунка Библиографический список содержит 112 наименований

Автор выражает глубокую признательность ктн, снс ВИМиронову за систематическую многолетнюю помощь и поддержку при постановке и выполнении диссертационных исследований, д т н, профессору Н С Бачурину за конструктивные замечания и ценные советы, д т н, профессору В Ф Лапшину за поддержку и создание условий при выполнении работы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение содержит обоснование актуальности научной проблемы, формулирование цели и задач исследований, изложение основных результатов работы

В первой главе проведен краткий обзор и анализ исследований в области усталости деталей и узлов железнодорожного подвижного состава и конструкций других отраслей промышленности Сделан анализ подходов к расчету долговечности конструктивных элементов, заложенных в нормах проектирования грузовых вагонов подвижного состава Дана сравнительная характеристика решений аналогичной проблемы в смежных отраслях транспортного машиностроения

Проблемам динамики и прочности подвижного состава посвящены работы отечественных ученых П С Анисимова, В Р Асадченко, И Г Барбаса, Н С Бачурина, В И Беляева, Н Г Беспалова, Е П Блохина, Г И Богомаза, О Г Бойчевского, М М Болотина, Ю П Бороненко, М Ф Вериго, С В Вертинского, А У Галеева, М И Глушко, В Г Голованова, П Т Гребенюка, И А Добычина, Г Б Дурандина, И Г Емельянова, И А Забарова, А В Иванова, В М Ильина, А В Казаринова, А А Камаева, В А Камаева, 3 О Каракашьяна, Б Г Кеглина, В В Коломийченко, Г В Костина, Н А Костиной, В Н Котуранова, Г Б Крайзгура, И Г Крайзгура, В А Лазаряна, В Ф Лапшина, А С Лебедева, Л А Манашкина, Е Н Никольского, Л Н Никольского, Н А Паникина, В Я Першина, Ю И Першица, В С Плоткина, В Е Попова, С И Попова, А НЛрасолова, Б С Ратнера, Е И Селенского, И В.Селинова, С А Сенаторова, А В Смольянинова, М М Соколова, А В Третьякова, X Т Туранова, В Ф Ушкалова, И Б Феоктистова, В Н Филиппова, Н М Хачапуридзе, В Д Хусидова, Ю М Черкашина, И И Челнокова, Л А Шадура, А В Юрченко и др

Существенный вклад в совершенствование конструкций подвижного состава и расчет ресурса его частей вносят расчетные и экспериментальные работы, проводимые во ВНИИЖТ, ГосНИИВ, МГУПС, ПГУПС, УрГУПС, ПКТБ ЦВ ОАО «РЖД», ФГУП «НВЦ «Вагоны», ФГУП «ПО Уралвагонзавод» и других организаций На их основе разработаны методы расчета долговечности деталей, узлов и конструкций перспективного подвижного состава, испытывающих широкий спектр переменных нагрузок, в основном в области многоцикловой усталости

Общий вывод ситуационного анализа работ состоит в том, что нельзя качественно улучшить прогноз усталостного ресурса вагонов, исходя из общепринятых гипотез линейного суммирования повреждений и независимости повреждающего действия цикла напряжений от его места в общем спектре

Анализ отечественной и зарубежной литературы показал, что вопросы усталостного ресурса несущих деталей железнодорожного подвижного состава и других отраслей промышленности изучены недостаточно Отсутствуют методики, в

которых с единых позиций рассматривались бы стадии накопления повреждений и устойчивого развития усталостной трещины Поэтому в диссертации решались основные задачи, перечисленные во введении

Для решения поставленных задач использовался структурно феноменологический подход, реализованный при математическом моделировании процесса циклической деградации свойств модельного материала вагона с целью выявления качественных закономерностей их изменения, прямой экспериментальной проверки исходных положений и прогнозируемых результатов, конечно-элементном моделировании деформируемого несущего элемента тележки грузового вагона

Вторая глава посвящена рассмотрению физических моделей материала, имеющих достаточно простое математическое описание процесса деформирования при квазистатическом растяжении Исследование таких моделей дает возможность выявить некоторые качественные закономерности, присущие литым сталям, широко применяемым в вагоностроении, а также получить качественную картину усталостного изменения их свойств при циклическом нагружении

Ключевая задача поиска взаимосвязи статических и циклических свойств материала решается на простых дискретных моделях в виде пучка упруго-хрупких и упруго-пластических элементов, взаимодействующих касанием без надавливания

На рис 1 показаны условные диаграммы растяжения элементов моделей материала в исходном состоянии Диаграмма ОА - для упруго-хрупкого элемента, диаграмма ОАВ - для упруго-пластического и диаграмма ОАС - для упруго-разупрочняющегося элемента

За пределом упругости, как правило, используются определяющие соотношения с

' А в

Е/! / 1 / 1 / 1 /\ 1 /1 \! г ¡Л V \с —►

ем вт,бв 8рм £р е2

Рис 1 Условные диаграммы растяжения элементов моделей материала в исходном состоянии

инкрементального типа, связывающие приращения напряжений и деформаций Для построения моделей материала нужны касательные, или мгновенные, модули и коэффициенты поперечной деформации, зависящие от степени осевой деформации Такие зависимости, параметризованные числом циклов тренировки, построены для моделей разного типа при кинематическом активном нагружении и разгрузке (см пример на рис 2)

Основные уравнения модели из т упруго-пластических элементов

|сг4 = Ее, 0 < е < етк,

&к=<Гп> еп<е<е:к< (1)

О, е>е_4,

где ок - текущее напряжение в к-ом элементе, Е — модуль упругости материала, 6 -текущая деформация, сгтк - предел текучести к-то элемента, етк - деформация предела текучести ¿-го элемента, £гк - деформация разрушения ¿-го элемента (рис 1), как частный случай, при етк = е1к, уравнения (1) входят в модель из упруго-хрупких

элементов

а, МПа 1200

В модели из упруго-разупрочняющихся элементов

О < е < £•„,

(2)

О,

е>е,

05 О 05 -1 -1 5

Л д 01 » « 0,2

/

1 \

V

»,У» б)

где <тВ1 - предел прочности к-то элемента, О - модуль спада падающей ветви диаграммы, еВк - деформация перехода на падающую ветвь к- го элемента, ерк -деформация разрушения к-го элемента (рис 1) Кроме того, для пучка справедливы выражения 1

условие равновесия <? =—0"*,

(3)

Рис 2 Деградация параметров ПДД для модели из упруго-хрупких (штриховые линии) и упруго - разупрочняющихся элементов приБ=Е кривые 1 — исходные диаграммы, кривые 2 - при наработке п=13,5х104 циклов

условие совместности деформаций 8к = е (4) е Условия взаимодействия элементов сохраняются при наличии повреждений, т е две половины разрушенного элемента разгружаются, образуя «пору» и раздвигают без надавливания остальные элементы Неоднородность структуры модельного материала из упруго-разупрочняющихся элементов задается распределением деформаций перехода на падающую ветвь, распределенных на интервале (еВа, еВ/3) и

деформаций равновесного разрушения (ера, ер/1) (рис 1) Правомерность таких предпосылок доказана экспериментально в работах В И Миронова с соавторами

Текущие свойства упруго-разупрочняющегося элемента на восходящей и на падающей ветви, определяются формулами

Еев-В(е-ев)

(5)

где Е - модуль упругости, О ~ модуль спада (рис 1), -Щ.е-ев)

Ее

(6)

где у - коэффициент Пуассона В модифицированных моделях полагается, что случайная долговечность элементов при стационарном пульсирующем растяжении нормально распределена на некотором интервале При этом снижение деформации разрушения от числа циклов тренировки п описывается функцией

~к,п"Ым% О)

где еи -максимальная деформация цикла (рис.1), а коэффициент ks находится из условия усталостного разрушения элемента

где N¡¡ - число циклов до разрушения к-го элемента.

Совместное решение уравнений (2)-(8) для модели из упру го-разу прочняютцихся элементов отражено в результатах числового примера на рис.2. Сравнивая сплошную и штриховую диаграммы растяжения <j(s) пучка из m элементов (кривые 1 на рис.2а), еггметнм, что учет возможности работы материала на падающей ветви выявляет значительный запас прочностных свойств материала. Циклическая тренировка приводит к деградации ПДД (кривые 2 на рис.2а), снижая прочностные и деформационные свойства.

Вместе с диаграммой п(е) вырождаются и исследуемые зависимости мгновенных

свойств модельного материала: модуля ЕР(с) и коэффициента поперечной деформации l-,, (■>:) при активном нагружен и и (рис.2б) и pasi-рузке Е„(е), v„ (s) (рис,2в), построенные в относительных координатах. При активном погружении не только касательный модуль, но и коэффициент поперечной деформации принимают отрицательные значения, что подтверждают испытания чугунных образцов.

В диссертации приведены аналогичные графики числового примера для модели из упруго-пластических элементов. Показано, что в так называемый «латентный» период циклирования, когда восходящая ветвь ! 1ДД неизменна, параметры падающей ветви непрерывно меняются. Для исследования кинетики усталостного процесса нужны эксперименты с построением полных диаграмм при различной циклической наработке.

В ходе моделирования мало изученной стадии деформационного разупрочнения модельного материала выявлен ряд новых деформационных эффектов. Установлено, что циклическая тренировка ведег к неизбежной деградации пластических, прочностных и упругих свойств материала. Таким образом, результаты моделирования, приведенные во второй главе диссертации, дают методическое обеспечение последующего экспериментального изучения взаимосвязи статических и

циклических свойств конструкционных материалов, применяемых в вагоностроении.

В третьей главе рассмотрены проблемы постановки и результаты базовых экспериментов по выявлению взаимосвязи статических и циклических свойств вагонных сталей для изготовления литых деталей тележек. Определялось, в какой степени реальным конструкционным материалам присущи те деформационные эффекты, что были отмечены при моделировании.

В плане совершенствования средств и техники эксперимента с построением ПДД спроектирован, изготовлен и введен в эксплуатацию новый испытательный комплекс. Циклическая тренировка образцов проводилась ¡ra жесткой установке с кинематическим возбуждением через эксцентриковую муфту и рычажно-винтовую систему. Эффективное и удобное в

Рис.3. Нагружающее устройство кольцевого типа.

обращении кольцевое нагружающее устройство (рис 3) и система сбора и обработки опытной информации значительно сократили время испытаний и представления результатов

Жесткость устройства в направлении растяжения образца увеличивается с ростом усилия сжатия Р Сигналы с датчиков усилий и перемещений, через адаптер, выполненный в виде одноплатного модуля, выводятся на дисплей ПЭВМ в режиме реального времени

На рис 4 приведены усредненные по результатам испытаний десяти образцов полные диаграммы деформирования сталей 20ГЛ, 20ГЛА и 20ФЛ Следует обратить внимание на разную длину диаграмм, определяющую располагаемую пластичность

материала, и разный угол наклона на заключительной стадии деформирования, коррели-

рующий с трещиностойкостью материала Сопоставляя, например, диаграммы сталей 20ГЛ и 20ГЛА, заключаем, что пластические свойства стали 20ГЛА выше, а

трещиностойкость ниже

При опытной проверке средняя долговечность стали 20ГЛА оказалась выше, а число циклов развития трещины в несколько раз меньше, чем у образцов из стали 20ГЛ В перспективе данный способ сравнительной оценки циклических свойств будет полезным при входном контроле механических свойств, замене одного материала другим, изменении технологии его получения или

термообработки и тд Он может оказаться весьма эффективным, так как позволяет избежать проведения дорогостоящих

усталостных испытаний

Интенсивный процесс перехода пластичных литых сталей в хрупкое состояние отражен на рис 5 на примере циклической деградации ПДЦ стали 20ФЛ

В диссертации приведены аналогичные графики для стали 20ГЛ, из которой отливается надрессорная балка тележки, а также опытные кинетические кривые деформационного

еР(ат,п) = 0 3884- 0 3832(и/72800)'9, *Дом2>и) = 0 3884-0 3815(п/45200)19

и силового типа

д,н

О 0,1 0 2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 А1, ММ

Рис 4 Полные диаграммы деформирования литых сталей

Рис 5 Деградация полной диаграммы деформирования стали 20ФЛ кривая 1 - исходная осредненная диаграмма, кривые 2 - при наработке п = 0,3 , кривые 3 -при наработке п = 0,6

S(cxm, n) = 610 - 3 50(и / 72800)1! S{aM2,n) = 610 - 265(и /46200)1

необходимые для расчета усталостного ресурса надрессорной балки Экспериментальные кривые, аппроксимированные функцией

<ти,п) = 8в0-капт (10)

и условие эквивалентности двух циклических состояний материала (точки Д и С на рис 6), достигнутых на разных уровнях напряжений

$в(а'м>п\) = 3в(С7т>п2) использовались для обобщения подхода на ступенчатое нагружение по схеме на рис 6

В частности, для одной смены напряжений, при критерии усталостного разрушения в форме

Зв(ам(п),Ю = ам, (11)

получена формула

N. = и, + N2

1

N,

S0 - M2 J

которая отличается от линейного суммирования дробным множителем в степени, обратной m Формула соответствует результатам эксперимента

В целом, эксперимент выявил у испытанных вагонных сталей все свойства модельного материала и основное из них, циклическую деградацию ПДД Полученные результаты значительно расширяют представления о свойствах конструкционного материала и служат основой для разработки новых моделей материалов, применяемых в вагоностроении

Выявленный при моделировании и подтвержденный экспериментально эффект деградации свойств литых вагонных сталей необходимо учитывать в расчете долговечности конструктивных элементов вагонов С этой целью были отработаны возможные варианты построения объединительной методики для расчета долговечности несущих элементов ходовых частей подвижного состава

В четвертой главе, на основе результатов моделирования и нестандартных экспериментов, разрабатывается упрощенная инженерная методика расчета ресурса типового элемента литой детали тележки с учетом выявленной циклической деградации свойств материала В качестве типового элемента выбрана пластина с отверстием

На границе пластины задавалась пульсирующая стационарная нагрузка, при которой аналитически найденные максимальные напряжения не превышали предела упругости При этом число циклов до появления трещины определялось по усталостной кривой Определение напряженно-деформированного состояния (НДС) в пластине без трещины и при ее появлении проводилось в конечно-элементном пакете COSMOS Works Перераспределение напряжений, вызванное появлением трещины,

Рис 6 Циклически эквивалентные состояния

приводит к нестационарному изменению напряжений в конечных элементах даже при неизменном характере внешней нагрузки В методике использована приведенная в третьей главе процедура перехода с одного уровня напряжений на другой и

кинетические кривые циклической деградации параметров ПДД

Методика содержит итерационную процедуру нахождения нового положения равновесия пластины при усталостном разрушении отдельного конечного элемента Отсутствие положения равновесия на любом этапе расчета связывалось с окончательным разрушением

пластины в целом Подробный алгоритм решения задачи расчета ресурса пластины в силовой и деформационной постановке при разных граничных условиях реализован в наборе авторских программ на языке программирования VBA, приведенном в приложениях к диссертации Выявлено значительное отличие прогнозируемой долговечности

пластины от расчета по линейной гипотезе суммирования повреждений в запас усталостной прочности

В четвертой главе приведен пример расчета ресурса пластины, выполненный с учетом отмеченной при моделировании и в эксперименте деградации прочностных и упругих свойств материала (рис 7)

Исходное распределение напряжений (кривая 1, рис 7) меняется еще до усталостного разрушения наиболее нагруженного элемента на краю отверстия В результате число циклов до появления трещины увеличивается, что позволяет объяснить, отчасти, разницу в численных значениях теоретического и эффективного коэффициентов концентрации напряжений

Предложенная методика расчета усталостного ресурса до появления трещины и ее устойчивого развития позволит производить расчет любых элементов вагонов

В пятой главе, по разработанной методике, проводится расчет долговечности и живучести надрессорной балки тележки грузового вагона в условиях проведения натурных стендовых испытаний, регламентированных отраслевыми нормативными документами ФГУП ВНИИЖТ, а также расчет срока службы балки от реального спектра напряжений возникающих при эксплуатации грузового вагона

Стандартные механические свойства дополняются результатами экспериментов с однократными образцами из стали 20ГЛ, проведенных в третьей главе При расчете используется деформационный подход и кинетическая кривая (7)

Рис 7 Перераспределение напряжений ам и сопротивлений 6' (штриховые линии) в пластине с ростом циклической тренировки я кривые 1 - при и=40 тыс циклов, кривые 2 - при я=81 тыс циклов, кривые 3 - при «=81001, кривые 4 - при «=89600, кривые 5 -при я=89601, кривые 6 - при «= 105930, кривые 7 - при «=120960, кривые 8 - при «=125860, кривые 9 - при «=133890, кривые 10-при «=134516

Используя рассмотренный на пластине алгоритм, принятые критерии усталостного и статического разрушения элементов, итерационную процедуру поиска равновесных состояний детали с трещиной, определяется число циклон до появления усталостной трещины N,,,= 1755100, и N^=2065100 циклов до разрушения балки. Расчет по линейной гипотезе суммирования повреждений показал, что долговечность составляет 50 миллионов циклов.

Рис.8. Стендовые испытания надрсссорной балки тележки грузового нагона.

Для сопоставления прогноза ресурса с экспериментальными данными проведены усталостные испытания 26 надрессорных балок тележки при идентичных граничных условиях па испытательной машине 7.0М-200 (рис.8).

Среднее арифметическое значение чисел циклов до появления усталостной трещины в балке составляет X = 1,73, до разрушения X = 2,33 млн. циклов.

Начало развития усталостной трещины

Рис,9. Усталостное разрушение надрсссорной балки

при стендовых испытаниях.

Количество разрушений балок по сечению скользуна (рис 9) составляет 88,5% Зарождение усталостных трещин в этих деталях происходит на внутреннем ребре жесткости с выходом на нижний пояс и боковые стенки (рис 9)

Сопоставление результатов стендовых испытаний надрессорных балок и теоретических расчетов показало, что расхождение между ними составляет 13% Место зарождения усталостной трещины и направление развития совпадают с экспериментальными наблюдениями

Расхождение прогноза срока службы надрессорной балки тележки по предлагаемой методике и по гипотезе линейного суммирования повреждений, выполненного на основании ранжированного спектра максимальных напряжений при ходовых испытаниях тележки, составляет 2 года и увеличивается при переходе к реальному спектру напряжений

Полученные результаты дают основания для использования методики при прогнозе усталостного ресурса литых деталей тележек грузовых вагонов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы

1 Разработана уточненная методика прогнозирования усталостного ресурса литых деталей тележек грузовых вагонов, учитывающая стадию зарождения и развития усталостных трещин На основе предложенной методики составлены алгоритм и программа расчета на ПЭВМ

2 Созданы модели процесса циклической деградации свойств литых сталей, позволяющие установить параметры дирадации их свойств при циклическом нагружении с помощью полной диаграммы деформирования

3 Предложен способ и устройство для испытания образцов литых сталей деталей тележек грузовых вагонов с записью полной диаграммы деформирования, на которые получен патент РФ на изобретение № 2251676

4 Исследован ресурс литых сталей деталей тележки грузового вагона при различных уровнях нагружения с помощью разработанного испытательного комплекса Выявлено, что с ростом циклической тренировки происходит деградация полной диаграммы деформирования, снижается модуль активного нагружения и разгрузки

5 Построена конечно-элементная модель и исследовано напряженно-деформированное состояние надрессорной балки тележки грузового вагона Установлено, что наиболее нагруженный участок находится в зоне внутреннего ребра жесткости сечения скользуна, максимальные напряжения Мизеса в котором составляют 218 МПа

6 Изучено влияние деградации свойств стали 20ГЛ на ресурс надрессорной балки тележки грузового вагона при стационарном нагружении Расхождение прогноза ресурса надрессорной балки с учетом деградации свойств стали и результатов стендовых испытаний составляет 13%

7 Выполнен прогноз срока службы надрессорной балки на основе спектра максимальных напряжений в эксплуатации Отклонение расчетного срока службы надрессорной балки по разработанной методике от нормативно установленного срока составляет 6%

8 Годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертационных исследований на ФГУП «ПО Уралвагонзавод» составил 1841 тыс руб (расчет в ценах 2005 г)

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1 Миронов В И, Якушев А В Метод полных диаграмм в расчете ресурса элементов подвижного состава // Транспорт Урала - Екатеринбург УрГУПС, 2007 -№2 (13) - С 57-61 - входит в перечень ВАК

2 Якушев А В Ресурс литых деталей тележек вагонов тез докл V Междунар науч -техн конф «Подвижной состав XXI века Идеи, требования, проекты» (г С-Петербург, 3-8 июля 2007) - СПб -2007 -С 190-192

3 Миронов В И , Стружанов В В , Якушев А В Особенности усталостного процесса сталиЗ 5//Заводская лаборатория -М -2004 -№6 Т 70 - С 51-54

4 Миронов В И, Якушев А В, Лукашук О А Нестандартные свойства конструкционного материала // Физическая мезомеханика Специальный выпуск - M -2004 - Т 7 - 4 1 - С 110-113

5 Николаев H J1, Якушев А В Испытание конструкционных материалов -составляющая высокого качества выпускаемой продукции // Тяжелое машиностроение -М -2004 - №4 - С 13-14

6 Бамбулевич В Б , Николаев H Л , Якушев А В Испытание деталей и узлов объединения на стендах - оперативный и надежный способ оценки их качества //Тяжелое машиностроение -М -2004 - №4 - С 11-12

7 Лукашук О В, Якушев А В, Миронов В И Влияние наработки на бифуркационную картину разрушения образца в испытательной машине // Вестник УГТУ-УПИ - Екатеринбург, 2004 - Специальный выпуск -Ч 1 - С 435-439

8 Миронов В И, Якушев А В, Лукашук О А Стадия деформационного разупрочнения структурно-неоднородного материала // Вестник УГТУ-УПИ Екатеринбург, 2005 -№18(70) -Часть 2 - С 172-181

9 Миронов В И , Якушев А В , Лукашук О А Моделирование усталостного разрушения пластины с отверстием // Вестник УГТУ-УПИ - Екатеринбург, 2006 -№11(82) - С 87-92

10 Миронов В И , Якушев А В , Лукашук О А О предельном состоянии разрушения материала Сб тр междунар науч -техн конф «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин» (г Самара, 1012 ноября 2003) - M , Машиностроение, 2003 - Т2 - С 42-46

11 Миронов В И , Андронов В А , Якушев А В , Бамбулевич В Б Устройство и способ для испытания образцов материалов на растяжение (Патент) // Бюл - Москва, 2005 -№13 -G01№3/08

12 Якушев А В , Миронов В И Об одном подходе к расчету долговечности элементов конструкций с учетом стадии развития усталостной трещины матер междунар науч -техн конф «Проблемы и перспективы развития грузового вагоностроения» (гг Екатеринбург - Нижний Тагил, 5-9 сентября 2006) / Под науч ред проф А В Смольянинова - Екатеринбург Изд-во УрГУПС, 2007 - С 196-205

13 Миронов В И, Якушев AB К определению инкрементальных свойств материала Науч тр III Всерос сем им С Д Волкова «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (г Екатеринбург, 15-17 августа 2004) - Екатеринбург УГТУ-УПИ, 2004 - С 42-46

14 Миронов В И, Якушев А В Модель циклической деградации свойств материала в расчетах ресурса элементов конструкций Аннотации докл IX Всерос съезда по теор и прикл мех (г Нижний Новгород, 27-29 августа 2006) - Нижний Новгород Изд-во Нижег гос упивер им H И Лобачевского, 2006 - Т III - С 148149

Якушев Алексей Вячеславович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСТАЛОСТНОГО РЕСУРСА ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Специальность 05 22 07-Подвижной состав железных дорог, тяга поездов

и электрификация

17 09 2007 г Н Тагил, тип ФГУП «ПО УВЗ», зак 1260, тир 100

ВВЕДЕНИЕ.:.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ОБОСНОВАНИЕ

И ФОРМУЛИРОВАНИЕ РЕШАЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Обзор методов расчета и особенности оценки усталостной прочности литых деталей тележек грузовых вагонов.

1.2. Выводы и постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЦИКЛИЧЕСКОЙ

ДЕГРАДАЦИИ СВОЙСТВ СТРУКТУРНО-НЕОДНОРОДНОГО МАТЕРИАЛА.

2.1. Ограничения на свойства элементов моделей материала и характер их взаимодействия.

2.2. Моделирование процесса вырождения свойств физических моделей материала с ростом циклической тренировки.

2.3. Исследование поведения образца материала в испытательной машине.43 Основные результаты и выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ДЕГРАДАЦИИ СТАТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИТЫХ СТАЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА.

3.1. Методика испытаний образцов литых сталей элементов ходовых частей подвижного состава на разработанном испытательном комплексе.

3.2. Результаты испытаний образцов литых сталей.

3.3. Разработка усталостных моделей литых сталей деградационного типа с учетом модельных и экспериментальных результатов.

Актуальность и формулировка проблемы. Рост грузооборота на железнодорожном транспорте требует создания новых конструкций вагонов с несущими элементами повышенной надежности. Данное обстоятельство определенно влияет на выбор конструктивных решений в пользу увеличения запасов прочности элементов конструкций подвижного состава железных дорог, использования качественных материалов и дорогостоящих технологий для их производства и увеличения срока службы, .упрочняющих и восстановительных технологий на основе детального изучения поверхностного слоя материала деталей [2,4]. Многочисленные физические методы неразрушающего контроля текущего состояния и прогноза остаточного ресурса широко используются в системах мониторинга действующих конструкций грузовых вагонов, машин и оборудования [6,37]. Совершенствуются методы экспериментальных исследований и расчетов ресурса проектируемых изделий вагоностроения за счет применения современной измерительной техники и ЭВМ [5,34].

Несмотря на принимаемые меры в последнее время участились случаи крушении грузовых вагонов из-за низкои надежности несущих деталей тележек. Поэтому исключительно важным является вопрос повышения точности прогноза ресурса несущих деталей тележек на стадии их проектирования.

Существующие методы расчета долговечности нерегулярно нагруженных конструкций по ряду причин не дают достоверного прогноза [1,3,7,9,11]. Разработчики новых конструкций опираются на результаты стендовых испытаний отдельных элементов и ходовых испытаний вагонов. Это требует больших временных и материальных затрат. Поэтому вопросы прогнозирования надежности вагонных конструкций на стадии проектирования являются актуальными.

В связи с этим основной целью диссертации является создание объединительной методики при использовании феноменологического подхода [8,10,12,18,19,20,21,27,28,41-43,45,64] для детерминированной оценки усталостного ресурса литых деталей тележки грузового вагона на основе модели циклической деградации свойств материала.

Общая методика исследований. Для решения поставленных задач применялись методы математического моделирования усталостного процесса в структурно-неоднородных материалах. Исходные положения и прогнозируемые результаты проверялись методом прямой экспериментальной проверки. При теоретическом исследовании напряженного состояния и прогнозировании усталостного ресурса детали тележки грузового вагона использовался метод конечных элементов (МКЭ).

Научная новизна. В процессе разработки и опытной проверки исходных положений методики расчета усталостного ресурса литых деталей тележки грузового вагона, а также прогнозирования с ее помощью ресурса получены следующие научные результаты:

1. Разработана методика прогнозирования усталостного ресурса и живучести литых деталей ходовых частей грузовых вагонов на основе предложенной модели циклической деградации свойств стали.

2. Выполнена идентификация модели циклической деградации вагонных сталей литых деталей тележки.

3. Разработан способ испытания образцов литых сталей тележек грузовых вагонов на растяжение с построением полной диаграммы деформирования (ПДД). На устройство и способ испытания образцов получен патент РФ на изобретение (№2251676).

Практическая ценность. Разработанная в диссертации методика оценки долговечности надрессорной балки тележки грузового вагона без применения линейной гипотезы суммирования повреждений позволяет учитывать взаимодействие напряжений различного уровня при нестационарном нагружении являясь основой для установки гарантийных сроков службы. В результате проведенных исследований даны практические рекомендации по использованию экспериментальных результатов для сравнительной оценки усталостных свойств литых сталей и построения моделей циклической деградации, позволяющие уточнить прогноз ресурса нерегулярно нагруженных деталей тележек грузовых вагонов более чем на 7% . Учет снижения упругих свойств стали на заключительной стадии циклирования типового элемента вагона позволил объяснить расхождение между теоретическим и эффективным коэффициентами концентрации напряжений. Созданный испытательный комплекс с целью проведения экспериментальных исследований свойств литых сталей повышает точность результатов, сокращает затраты и время на проведение стендовых испытаний литых деталей тележек грузовых вагонов.

Тематика исследований, ее актуальность и решаемые в работе задачи соответствуют «Перечню наиболее актуальных тем, направленных на освоение новых видов продукции, снижение себестоимости, повышение ее качества и конкурентоспособности - для проведения научно-исследовательских работ на ФГУП «ПО Уралвагонзавод» в 2001-2002 годах», утвержденному Главным инженером ФГУП «ПО Уралвагонзавод» от 22.01.2001 г.

Автор выражает глубокую признательность к.т.н., старшему научному сотруднику В.И.Миронову за систематическую многолетнюю помощь и поддержку при постановке и выполнении диссертационных исследований; д.т.н., профессору Н.С.Бачурину за конструктивные замечания и ценные советы; д.т.н., профессору В.Ф.Лапшину за поддержку и создание условий при выполнении работы.

Основные результаты и выводы по главе 5

1. Разработан алгоритм и программа для ПЭВМ оценки долговечности надрессорной балки тележки грузового вагона, основанная на реализации концепции взаимосвязи статических и циклических свойств материала (приложение 5).

2. Проведены натурные стендовые испытания представительной партии надрессорных балок, выявившие разброс числа циклов до появления усталостной трещины на 68% , и разброс числа циклов до полного разрушения надрессорной балки на 53%.

3. Исследовано НДС надрессорной балки тележки и выполнен расчет ресурса по разработанной методике. Полученные результаты показали, что наибольшее расхождение в сравнении с натурными испытаниями деталей составляет 13%.

4. Выполнен прогноз срока службы надрессорной балки тележки по предлагаемой методике на основании ранжированного спектра максимальных напряжений, полученного при ходовых испытаниях тележки. Установлено, что расхождение прогноза срока службы надрессорной балки с линейной гипотезой суммирования повреждений составляет 2 года.

117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Разработана уточненная методика прогнозирования усталостного ресурса литых деталей тележек грузовых вагонов, учитывающая стадию зарождения и развития усталостных трещин. На основе предложенной методики составлены алгоритмы и программы расчета ресурса на ПЭВМ с пользовательским интерфейсом.

2. Созданы модели процесса циклической деградации свойств литых сталей, позволяющие установить параметры деградации их свойств при циклическом нагружении с помощью полной диаграммы деформирования.

3. Предложен способ и устройство для испытания нестандартных образцов литых сталей деталей тележек грузовых вагонов с фиксированием полной диаграммы деформирования с падающей до нуля ветвью. На способ и устройство получен патент РФ на изобретение № 2251676.

4. Исследован ресурс литых сталей 20ГЛ и 20ФЛ деталей тележки грузового вагона при различных уровнях циклического нагружения с использованием разработанного испытательного комплекса. Выявлено, что с ростом циклической тренировки происходит деградация полной диаграммы деформирования образцов этих сталей, снижается модуль активного нагружения и разгрузки.

5. Построена конечно-элементная модель из тетраэдральных конечных элементов и исследовано напряженно-деформированное состояние надрессорной балки тележки грузового вагона. Установлено, что наиболее нагруженный участок находится в зоне внутреннего ребра жесткости сечения скользуна, в котором максимальные напряжения Мизеса составляют 218 МПа.

6. Изучено влияние деградации свойств стали 20ГЛ на ресурс надрессорной балки тележки грузового вагона при стационарном нагружении вертикальной пульсирующей нагрузкой. Расхождение прогноза ресурса надрессорной балки с учетом деградации свойств стали и результатов стендовых испытаний натурных деталей составляет 13%.

7. Выполнен прогноз срока службы надрессорной балки на основе ранжированного спектра максимальных напряжений в эксплуатации. Отклонение расчетного срока службы надрессорной балки по разработанной методике от нормативного срока составляет 6%.

8. Годовой экономический эффект на ФГУП «ПО Уралвагонзавод» от внедрения результатов диссертационных исследований составил 1841 тыс. руб. (расчет в ценах 2005 г.).

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

2. Иванова, B.C. Природа усталости металлов / B.C. Иванова, В.Ф. Терентьев. -М.: Металлургия, 1975.-454 с.

3. Серенсен, С. В. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность / C.B. Серенсен, В.П. Когаев, P.M. Шнейдерович // Руководство и справочное пособие 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1975. -488 с.

4. Панин, В.Е. Анализ полей векторов смещений и диагностики усталостного разрушения на мезоуровне / В.Е. Панин, B.C. Плешанов, В.В. Кибиткин, C.B. Сапожников // Дефектоскопия. 1998. - №2. - С.80-87.

5. Колмогоров, В.Л. Феноменологическая модель накопления повреждений и разрушения при различных условиях нагружения / В.Л. Колмогоров, Б.А. Мигачев, В.Г. Бурдуковский. Екатеринбург: УрО РАН, 1994 - 104 с.

6. Трощенко, В.Т. Сопротивление усталости металлов и сплавов / В.Т. Трощенко, Л.А. Сосновский. Киев: Наук, думка, 1987. - 1303 с.

7. Волков, С.Д. Метод функций сопротивления в расчётах конструкций на долговечность / С.Д. Волков, В.И. Миронов ; УПИ Свердловск, 1978. - 713 е.: - Библиогр.: с. 33 - Деп. в ВИНИТИ дата, № 1883-7.

8. Воробьев, А.З. Сопротивление усталости элементов конструкций / А.З. Воробьев, Б.И. Олькин, В.Н. Стебенев и др. М.: Машиностроение, 1990. -240 с.

9. Ю.Волков, С.Д. Метод вычисления долговечности элементов конструкций при нестационарном циклическом нагружении / С.Д. Волков, В.И. Миронов.: тез. докл. Всес. конф. М.: Стройиздат, 1979. - С. 45-47.

10. П.Ужик, Г.В. Усталость и выносливость металлов / Г.В. Ужик.: сб. статей. -М.: Изд. Иностр. Лит., 1963.-497 с.

11. Миронов, В.И. Моделирование циклических свойств материала по изменению его статической диаграммы / В.И. Миронов // Динамика, прочность и износостойкость машин. Е-журнал. - 1997. -№3. -С.33-38.

12. Миронов, В.И., Особенности усталостного процесса стали35 / В.И. Миронов, В.В. Стружанов, A.B. Якушев. // Завод, лаб. 2004. - №6.-Т.70. -С.51-54.

13. Стружанов, В.В. Об одном подходе к расчету долговечности при циклическом нагружении / В.В. Стружанов, В.И. Миронов, К.А. Тарташник. Вестник СамГТУ. - 2004. - Вып.26. - С.51-54.

14. Миронов, В.И. Несущая способность трубы с бандажем / В.И. Миронов.: тез.докл. Республ. Научно-техн. конф. Брежнев: КамПИ, 1987. - С.76.

15. Томпсон, Д. Неустойчивость и катастрофы в науке и технике / Д. Томпсон.; пер. с англ.-М.: Мир, 1985.-254 с.

16. Когаев, В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / В.П. Когаев. М.: Машиностроение, 1993 - 364 с.

17. Стружанов, В.В. Деформационное разупрочнение материала в элементах конструкций / В.В. Стружанов, В.И. Миронов. Екатеринбург.: УрО РАН, 1995- 190 с.

18. Кожушко, Г.Г. Прогнозирование ресурса резинотканевых конвейерных лент при нестационарном нагружении / Г.Г. Кожушко, В.И. Миронов // Изв. вузов. Горный журнал. 1991. - №7. - С.61-64.

19. Миронов, В.И. Моделирование циклического деформирования и разрушения элементов конструкций после перехода материала на стадию предразрушения / В.И. Миронов.: автореф. дис. канд. техн. наук. Пермь, 1995.- 19 с.

20. Миронов, В.И. Циклические функции сопротивления / В.И. Миронов.: тез. докл. Всесоюзная конференция. Свердловск: 1987. - С.119.

21. Стружанов, В.В. Математическое моделирование процесса деформирования, предшествующего разрушению материала в элементах конструкций /В.В. Стружанов.: автореферат дис. докт. физ. мат. наук. Новосибирск, 1994. -36 с.

22. Вершинский, C.B. Расчет вагонов на прочность / C.B. Вершинский. М.: Машиностроение, 1971.-432 с.

23. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение Введ. 198601-01 - М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, - переизд. с изм. 1, 2, 3., 1993.-33 с.

24. ОСТ 32.183-2001. Тележки двухосные грузовых вагонов колеи 1520 мм. Детали литые. Рама боковая и балка надрессорная. Введ. 2002-01-04. -М.-2002. - 23 с.

25. Волков, С. Д. О кинетике разрушения и масштабном эффекте / С.Д. Волков // Заводская лаборатория. 1960. - №3. - С. 323-329.

26. Миронов, В. И. Нестандартные свойства конструкционного материала / В.И. Миронов, A.B. Якушев, O.A. Лукашук // Физическая мезомеханика. Специальный выпуск. 2004. - Т. 7. - 4.1. - С. 110-113.

27. Якушев, А. В. Повышение ресурса и живучести вагонных тележек / A.B. Якушев, В.П. Ефимов, В.И. Миронов.: сб. докл. третьей всерос. конф. -Комсомольск на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН, 2005. - С. 212-218.

28. Серенсен, C.B. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению / C.B. Серенсен. М.: Атомиздат, 1975. - 192 с.

29. Миронов, В. И. К определению инкрементальных свойств материала / В.И. Миронов, A.B. Якушев.: науч. тр. III Всерос. сем. им. С.Д. Волкова. -Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. С. 42-46.

30. Волков, С.Д. Статистическая механика композитных материалов / С.Д. Волков, В.П. Ставров. Минск: БГУ им. Ленина В.И., 1978. - 206 с.

31. Лебедев, A.A. Модель накопления повреждений в металлических материалах при статическом растяжении / A.A. Лебедев, Н.Г. Чаусов, С.А. Недосека и др. // Проблемы прочности. 1995. - №7. - С. 31-40.

32. Белл, Дж. Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. Конечные деформации. Часть 2 / Дж.Ф. Белл.; пер. с англ.; под ред. А. П. Филина. М.: Наука, 1984. - 432 с.

33. Колмогоров, В. Л. Механика обработки металлов давлением / В.Л. Колмогоров. М.: Металлургия, 1986. - 688 с.

34. Лебедев, А. А. Феноменологические основы оценки трещиностойкости материалов по параметрам падающих участков диаграмм деформаций /

35. A.A. Лебедев, Н.Г. Чаусов // Проблемы прочности. 1983. - №2. - С. 6-10.

36. Миронов, В. И. Установка для определения механических свойств материала на стадии разупрочнения / В.И. Миронов, В.И. Микушин, А.П. Владимиров и др. // Завод, лаборатория. 2001. - №3. - С. 48-51.

37. Владимиров, А.П. Применение и эффективность голографии и спекл-интерферометрии для контроля деталей машин / А.П. Владимиров,

38. B.В. Стружанов, Н.Т. Савруков и др.: препринт. Свердловск: УрО АН СССР, 1988.-65 с.

39. Волков, С.Д. Экспериментальные функции сопротивления легированной стали при растяжении и кручении / С.Д. Волков, Ю.П. Гуськов, В.И. Кривоспицкая и др. // Проблемы прочности. 1979. -№1. - С.3-5.

40. Байков, В.П. Влияние предварительного циклического нагружения на механические характеристики стали 08Г2С / В.П. Байков, O.A. Воронцова, И.В.Троицкий и др.-Деп. в ВИНИТИ 10.12.86, №3717/86.

41. Миронов, В. И. Применение системы сбора и обработки информации на базе ПЭВМ в экспериментальных исследованиях / В.И. Миронов, O.A. Лукашук, A.B. Якушев, A.A. Колотыгин, Г.Г. Кожучко.: науч. тр. науч. тех. конф. -Саратов: СГТУ, 2002. С. 71-76.

42. Миронов, В. И. Разрушение образца в испытательной машине при циклическом нагружении / В.И. Миронов, A.B. Якушев.: тез. докл. 13-й зим. шк. Пермь: ПГТУ, 2003. - С. 264.

43. Миронов, В.И. О предельном состоянии разрушения материала / В.И. Миронов, A.B. Якушев, O.A. Лукашук.: сб. тр. междунар. науч. техн. конф. М.; Машиностроение, 2003. - Т2. - С. 42-46.

44. Лукашук, O.A. Влияние наработки на бифуркационную картину разрушения образца в испытательной машине / O.A. Лукашук, A.B. Якушев, В.И. Миронов // Вестник УГТУ УПИ. - 2004. - Специальный выпуск. - Ч. 1. -С.435-439.

45. Миронов, В.И. Стадия деформационного разупрочнения структурно-неоднородного материала / В.И. Миронов, A.B. Якушев, O.A. Лукашук и др. // Вестник УГТУ- УПИ. 2005. - №18 (70). - Часть 2. - С. 172-181.

46. A.C.G 01 N 3/08 Устройство и способ для испытания образцов материалов на растяжение / В.И. Миронов, В.А. Андронов, A.B. Якушев, В.Б. Бамбулевич: заявл. 09.10.2003; опубл. 10.05.2005, Бюл. №13 2005 г.

47. Николаев, Н.Л. Испытание конструкционных материалов составляющая высокого качества выпускаемой продукции / Н.Л. Николаев, A.B. Якушев // Тяжелое машиностроение. - 2004. - №4. - С. 13-14.

48. Лукашук, O.A. К расчету установки повышенной жесткости / O.A. Лукашук, В.И. Миронов.: науч. тр. Четвертая науч. конф. мол. уч. ГОУ УГТУ УПИ. -Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 2003. - С.447-449.

49. Лебедев, A.A. К оценке трещиностойкости пластичных материалов / A.A. Лебедев, Н.Г. Чаусов // Проблемы прочности. 1982. - №2. - С. 11-13.

50. Самуль, В. И. Основы теории упругости и пластичности / В.И. Самуль // Учеб. пособие для студентов вузов. 2-е изд., перераб. - М.: Высш. школа, 1982.-264 е., ил.

51. A.A. Ташкинов. М.: Наука. Физматлит, 1997. - 288 с.

52. Жижерин, C.B. Итерационные методы расчета напряжений при чистом изгибе балки из повреждающегося материала / C.B. Жижерин,

53. B.В. Стружанов, В.И. Миронов // Вычислительные технологии. 2001. -№5.-Т.6.-С. 24-33.

54. Миронов, В.И. Свойства материала в реологически неустойчивом состоянии / В.И. Миронов // Заводская лаборатория. 2002. -№10. - Т.68. - С.41-47.

55. Фридман, Я.Б. Механические свойства металлов. Деформация и разрушение. Часть 1. / Я.Б. Фридман. М.: Машиностроение, 1974. - 472 с.

56. Миронов, В.И. Оценка циклических свойств новых материалов / В.И. Миронов.: тез. докл. науч. техн. конф. Свердловск: НТО Машпром, 1987.1. C.26.

57. Лебедев, A.A. Установка для испытания материалов с простроением полностью равновесных диаграмм деформирования / A.A. Лебедев, Н.Г. Чаусов // Пробл. Прочности. 1982. - №2. - С.11-14.

58. Стружанов, В.В. Прогнозирование несущей способности осесимметричных элементов / В.В. .Стружанов, И.Г. Мавлютов, М.Е. Бычин // Прогнозирование качества изделий машиностроения на стадии проектирования. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. - С.3-7.

59. Лурье, А.И. Теория упругости / А.И. Лурье. М.: Наука, 1970. - 939 с.

60. Тимошенко, С.Л. Теория упругости / С.Л. Тимошенко, Дж. Гудьер. М.: Наука, 1975.-576 с.

61. Миронов, В.И. Обобщение метода функций сопротивления на неодноосное напряженное состояние / В.И. Миронов.: первая науч. техн. конф. -Петропавловск: НТО Машпром, 1985. С. 14-16.

62. Писаренко, Г.С. Сопротивление материалов деформированию и разрушению при сложном напряжённом состоянии / Г.С. Писаренко, A.A. Лебедев. Киев: Наукова думка, 1969. - 212 с.

63. Китаин, В.В. Сопротивление разрушению в условиях сложных режимов нагружения / В.В. Китаин, А.П. Гусенов, М.П. Гаврилов, А.Г. Казанцев // Пробл. Прочности. 1989. - №4. - С.3-7.

64. Коллинз, Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение / Дж. Коллинз; пер. с анг. М.: Мир, 1984. -624 с.

65. Анциферов, В.Н. Волокнистые композиционные материалы на основе титана / В.Н. Анциферов, Ю.В. Соколкин, A.A. Ташкинов и др. М.: Наука,1990.- 136 с.

66. Бэкофен В. Процессы деформации / В. Бэкофен.; пер с анг. B.C. Берковского и Ф.И. Рузанова; под ред. С.Е. Рокотяна. М.: Металлургия, 1977. - 288 с.

67. Калиткин, H.H. Численные методы / H.H. Калиткин. М.: Наука, 1978. -512 с.

68. Солонин, И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения / И.С. Солонин. М.: Машиностроение, 1972. - 216 с.

69. Миронов, В.И. Моделирование свойств материала на стадии разупрочнения / В.И. Миронов, Г.Л. Крахмальник.: меж. вуз. сб. тр. ПГТУ. Пермь, 1999. -№7. - С.34-39.

70. Якушев, A.B. Проектирование установки для нестандартных испытаний на усталость / A.B. Якушев, В.И. Миронов, В.И. Микушин.: науч. сб. УрГУПС. Нижний Тагил, 2002. - №2. - С. 16-21.

71. Бамбулевич, В.Б. Испытание деталей и узлов объединения на стендах -оперативный и надежный способ оценки их качества / В.Б. Бамбулевич, Н.Л. Николаев, A.B. Якушев // Тяжелое машиностроение. 2004. -№4. - С. 11-12.

72. Надрессорные балки и боковые рамы литые двухосных тележек грузовых вагонов колеи 1520 мм. Методики испытания на усталость. М.: ГУП «ГосНИИВ» - ГУП «ВНИИЖТ», 2000. - 13 с.

73. Надрессорные балки и боковые рамы литые двухосных тележек грузовых вагонов колеи 1520 мм. Методика статических испытаний на прочность. -М.: ГУП «ГосНИИВ» ГУП «ВНИИЖТ», 2002. - 16 с.

74. Алямовский, A.A. SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов / A.A. Алямовский. М.: ДМК Пресс, 2004. - 432 с.

75. Камминг, С. VBA для «чайников» / Стив. Камминг.; пер. с англ. 3-е издание. -М.: Вильяме, 2001. - 448 с.

76. Киммел, Пол. Освой самостоятельно программирование для Microsoft Access 2002 за 24 часа / Пол Киммел.; пер. с англ. М.: Вильяме, 2003. -480 с.

77. Матвиенко, Ю.Г. Модели и критерии механики разрушения / Ю.Г. Матвиенко. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 328 с.

78. Нормы расчета и проектирования грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм Российской Федерации: ФГУП ВНИИЖТ ФГУП ГосНИИВ. -Введ. 01.01.2005.-М.- 2005.-210 с.

79. Трощенко, В.Т. Сопротивление усталости металлов и сплавов / В.Т. Трощенко, Л.А. Сосновский // Справочник. 4.1. Киев: Наукова Думка, 1987.-510 с.

80. Махутов, H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность / H.A. Махутов. М.: Машиностроение, 1981. -272 с.

81. Гохберг, М.М. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций / М.М. Гохберг // Справочник по кранам. Т. 1. -Л.: Машиностроение, 1988. 536с.

82. ГОСТ 27.500-83. Надежность в технике. Выбор и нормирование показателей надежности. Основные положения. М.: Изд-во стандартов, 1983. - 17 с.

83. Емельянов, И.Г. Прочность и ресурс котла вагона-цистерны / И.Г. Емельянов, А.В. Кузнецов, В.И. Миронов. Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН,2005. - 1 эл. опт. диск - 18ВЫ-5-7791-1648-Х, статья Д458.

84. Яковлева, Т.Ю. Локальная пластическая деформация и усталость металла / Т.Ю. Яковлева. К.: Наук.думка, 2003. - 238 с.

85. Фесенко, С.Л. Выбор и обоснование основных показателей надежности думпкаров / С.Л. Фесенко, Б.Н. Осинников, Д.Н. Неугодников и др. -Екатеринбург: Изв.УрГГГА, 2001. -№12. С. 147-156.

86. Ефимов, В.П. Уральскому конструкторскому бюро вагоностроения 70 лет / В.П. Ефимов // Тяжелое машиностроение. 2005. - №8. - С.7-13.

87. Свирский, Ю.А. Расчетные кривые выносливости для нестационарного нагружения / Ю.А. Свирский // Ученые записки ЦАГИ. Т. 12. - №4. - 1981. -С. 167-171.

88. Трехэлементная тележка с литыми балками с нагрузкой от оси на рельсы 25 т модели 18-194-1: отчет о НИОКР. -М.: ФГУП ВНИИЖТ, 2004. 175 с.

89. Обследование технического состояния литых деталей тележек модели 18-100 по повышению эксплуатационной надежности.: отчет ПКБ ЦВ МПС и ДВС МПС России. -М.: ПКБ ЦВ МПС, 2001. 145 с.

90. Болотин, В.В. Теория датчиков повреждений и счетчиков ресурса. В кн.: Расчеты на прочность / В.В. Болотин, С.М. Набойщиков. - М.: Машиностроение, 1983. - Вып. 24. - С.79-94.

91. Болотин, В.В. Ресурс машин и конструкций / В.В. Болотин. М.: Машиностроение, 1996.-346 с.

92. Бороненко, Ю.П. Комплекс программ для динамических расчетов конструкций вагонов с применением метода суперэлементов (СУПЕР-Д) / Ю.П. Бороненко, A.A. Битюцкий, Г.Е. Сорокин, A.B. Третьяков.: Per. номер ВНТИЦентра- 50860000076 от 20.01.86 г.

93. Шадур, Л.А. Вагоны / Л.А. Шадур. М.: Транспорт, 1980. - 439 с.

94. Вершинский, C.B. Динамика вагонов / C.B. Вершинский. М.: Транспорт, 1991.-360 с.

95. Инструкция по ремонту тележек грузовых вагонов. РД 32 ЦВ 052-99 от 21.05.199.-87 с.

96. Котуранов, В.Н. Нагруженность элементов конструкций вагона / В.Н. Котуранов и др. М.: Транспорт, 1991. - 238 с.

97. Махмутов, H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность / H.A. Махмутов. М.: Машиностроение, 1981.-271 с.

98. Нагруженность элементов конструкции вагона / Под ред. В.Н. Котуранова. М.: Транспорт, 1991. - 238 с.

99. ОСТ 32.55-96. Система испытаний подвижного состава. Требования к составу, содержанию, оформлению и порядку разработки программ и методик испытаний и аттестации методик испытаний. Введ. 1996-01-04. -М.: Госстандарт, 1996. - 21 с.

100. Проников, A.C. Надежность машин / A.C. Проников. М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

101. РД 24.050.37-95. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества. М.: ГосНИИВ, 1995. - 102 с.

102. Сегерлинд, Л. Применение метода конечных элементов / Л. Сегерлинд. -М.: Мир, 1979.-393 с.

103. Соколов, М.М. Исследование прочности узлов и элементов вагонных конструкций. Метод, указания к УИР / М.М. Соколов, Ю.П. Бороненко, A.A. Эстлинг. Л.: ЛИИЖТ, 1984. - 35 с.

104. Третьяков, A.B. Автоматизация обработки экспериментальных данных, получаемых при проведении ходовых испытаний вагонов / A.B. Третьяков и др. М.: ВНИТИЦЕНТР, 1990. - 72 с.

105. Хусидов, В.Д. Динамика вагонов / В.Д. Хусидов и др. М.: Транспорт, 1991.-360 с.

106. Шапошников, H.H. Расчет пластинок и коробчатых конструкций методом конечных элементов / H.H. Шапошников, В.А. Волков.: в сб. «Исследования по теории сооружений». М.: Наука, 1976. - Вып. 22. - С. 134-146.

107. Попов, С.И. Продление срока службы литых деталей тележек / С.И. Попов // Железнодорожный транспорт. 2003. - №3. - С.46-49.

108. Попов, С.И. Концепция безнаплавочного ремонта старогодных литых деталей тележек / С.И. Попов // Вестник ВНИИЖТ. 2002. - №6. - С. 19-25.

109. Якушев, A.B. Метод полных диаграмм в расчете ресурса элементов подвижного состава / В.И. Миронов, A.B. Якушев // Транспорт Урала. -Екатеринбург: УрГУПС, 2007. №2 (13). - С.57-61.