автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Прогнозирование усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций пассажирских вагонов с учетом их нагруженности при движении

На правах рукописи

АНТИПИН Дмитрий Яковлевич

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

И ЖИВУЧЕСТИ СВАРНЫХ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ С УЧЕТОМ ИХ НАГРУЖЕННОСТИ

ПРИ ДВИЖЕНИИ

Специальность 05.22.07 - «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Брянск - 2004

Работа выполнена на кафедре «Вагоны» государственного

образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Брянский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

КОБИЩАНОВ В.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ВОРОНИН Н.Н.

кандидат технических наук, доцент ТАТАРИНЦЕВ В .А

Ведущая организация - ЗАО НО «Тверской институт вагоностроения»

Защита состоится « 17 » декабря 2004 г. в 11 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета К 212.021.02 при Брянском государственном техническом университете (БГТУ) по адресу: 241035, Брянск-35, бульвар 50-летия Октября, 7, ауд. 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянского государственного технического университета.

Автореферат разослан «16 » ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Реутов А.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность задачи. Подвижной состав железных дорог в процессе эксплуатации длительное время находится в условиях интенсивного воздействия динамических нагрузок. Это может привести к появлению в сварных конструкциях пассажирских вагонов усталостных трещин, к снижению их несущей способности, что непосредственно влияет на безопасность движения.

Традиционный подход к исследованию поведения сварных несущих конструкций вагонов в условиях динамического нагружения основывается на рекомендациях Норм по расчету конструкций на сопротивление усталости, в основу которого положена модель многоцикловой усталости, использующая линейную гипотезу суммирования усталостных повреждений. В рамках данной модели рассматривается упругая работа материала с учетом гипотезы о его сплошности, бездефектности и безструктурности. Влияние существующих в реальных материалах дефектов, несплошностей и пластических деформаций опосредованно учитывается в величинах допускаемых напряжений. Вместе с тем, указанные факторы способствуют образованию трещин особенно в зонах концентраторов, каковыми являются сварные швы. Динамическое напряженное состояние конструкций вагонов приближенно оценивается по Нормам в статической постановке с учетом динамической составляющей через коэффициент динамики.

В связи с изложенным актуальным становится дальнейшее развитие методов прогнозирования усталостной долговечности сварных несущих конструкций вагонов на основе определения их динамической нагруженно-сти при движении по рельсовому пути и оценки живучести сварных соединений.

Цель диссертационной работы - разработка методики прогнозирования усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций пассажирских вагонов с учетом нагруженности при движении.

Общая методика исследований. Исследования проводится с использованием современных методов математического моделирования, строительной механики и механики разрушения.

Расчет динамического напряженно-деформированного состояния конструкций осуществляется на основе разработанной двухэтапной методики. На первом этапе определяются динамические нагрузки, действующие на сварную несущую конструкцию в процессе движения, с использованием динамической модели вагона в виде системы твердых тел, связанных шарнирами и силовыми элементами. На втором этапе производится расчет упруго-диссипативных конечно-элементных моделей сварных несущих конструкций вагона от динамических нагрузок, полученных на первом

Оценка усталостной долговечности производится в рамках модели многоцикловой усталости с уточненным определением коэффициентов концентрации напряжений в зонах сварных соединений и учетом влияния нормальных остаточных напряжений.

Анализ живучести конструкций с трещиноподобными дефектами сварных швов проводится на основании синергетической концепции повреждаемости металла и моделирования объемного роста трещин с использованием детализированных конечно-элементных моделей фрагментов сварных швов с трещино-подобными дефектами.

Научная новизна диссертации. Научную новизну составляют:

- двухуровневая процедура оценки динамического напряженного состояния несущих конструкций кузова и рамы тележки пассажирского вагона на основе моделирования их движения по рельсовому пути;

- динамические упруго-диссипативные пластинчатые конечно-элементные модели кузова скоростного пассажирского вагона с двухслойной обшивкой боковых стен и рамы тележки;

- обоснование выбора зависимостей для определения коэффициентов концентрации напряжений в зонах сварных швов на основании конечно-элементного моделирования зон сварных соединений с учетом геометрии швов;

- методика моделирования объемного роста трешин, инициированных трещино-подобными дефектами стыкового и таврового сварных швов при динамической нагруженности несущих конструкций вагона, основанная на синергетической концепции повреждаемости металла.

Практическая значимость работы и ее внедрение. Разработанная в диссертации методика прогнозирования усталостной долговечности сварных несущих конструкций пассажирских вагонов, реализована в виде расчетной программы, позволяющей на стадии проектирования определять долговечность сварных несущих конструкций с учетом динамической нагруженности вагона при движении или квазистатического нагружения в соответствии с Нормами.

Даны рекомендации по выбору зависимости для определения коэффициента концентрации напряжений в зоне стыкового сварного соединения.

Определены показатели усталостной долговечности и живучести для несущих конструкций кузова и рамы тележки скоростного пассажирского вагона производства ОАО «Тверской вагоносторительный завод».

Полученные результаты переданы на ОАО «Тверской вагоностроительный завод» и в ЗАО НО «Тверской институт вагоностроения» и используются в учебном процессе кафедры «Вагоны» БГТУ по специальности 190302 - Вагоны.

Апробация и публикация результатов работы. Основные положения диссертационной работы изложены на 56-й научной конференции профессорско-преподавательского состава БГТУ (Брянск, БГТУ 2002 г.), на четвертой научно

практической конференции «Безопасность движения поездов» (г. Москва, МГУПС, 2003 г.), на III Научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: Идеи, требования, проекты» (г. Санкт - Петербург, ПГУПС, 2003 г.), на 16 международной конференции "CURRENT PROBLEMS IN RAIL VEHICLES" (Словакия, г. Жилина, 2003 г.), на Всероссийской научно технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г. Екатеринбург, УрГУПС, 2003 г.), на пятой международной конференции «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения» (г. Санкт - Петербург, СПбГПУ, 2003 г.) на первой всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Идеи молодых - новой России» (г. Тула, ТулГУ, 2004 г.), на четырнадцатой международной научно-технической конференции «Проблемы развития рельсового транспорта» (г. Ялта, Восточноукр. нац. ун-т. им. В. Даля, 2004 г.) на шестой международной конференции Railway Bogies and Running Gears „BOGIE '04" (Венгрия, г. Будапешт, 2004).

По результатам диссертационной работы опубликованы 13 статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, введения, заключения, списка использованных источников из 146 наименований. Общий объем диссертации составляет 160 страниц, включает 87 рисунков и 22 таблицы в текстовой части, а также приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности разработки методик прогнозирования усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций пассажирских вагонов на основе уточненных данных о динамическом напряженно-деформированном состоянии в зоне сварных швов, полученных на основе математического моделирования движения вагона.

В первой главе диссертации дан краткий обзор исследований и методик анализа напряженно-деформированного состояния несущих конструкций вагонов, динамики движения рельсовых экипажей и поведения сварных несущих конструкций в условиях циклического нагружения. Отмечается, что значительный вклад в области теоретического исследования напряженно-деформированного состояния несущих конструкций подвижного состава на основе метода конечных элементов внесли ученые МГУ путей сообщения А. В. Александров, А.П. Азовский, Н.Н. Воронин, В.Н. Котуранов, М.Н. Овечников, ПГУ путей сообщения А.П. Филин, БГТУ (БИТМ) Е.Н. Никольский и его ученики В.П. Лозбинев, В.В. Кобищанов, И.Н. Серпик, ВА Атрощенко, А.А. Ольшевский, М.В. Бобров и др.

Глубокие исследования динамики вагонов проведены И.В.Бирюковым, Ю.П. Бороненко, Г.П. Бурчаком, СВ. Вершинским, Л.В. Винником, Л.О.Грачевой, Б.Г. Кеглиным, В.Н. Котурановым, В А Лазаряном, Г.С. Михальченко, СВ. Мям-линым, А.П. Орловой, А.Э Павлюковым, Г.И. Петровым, Д.Ю. Погореловым., А.Н. Савоськиным, А.В. Смольяниновым, М.М. Соколовым, В.Ф.Ушкаловым, АА. Хохловым, В.Д.Хусидовым и др.

Значительный вклад в области исследований динамического нагруженного состояния подвижного состава внесли исследования коллективов ВНИИ железнодорожного транспорта, ВНИИ вагоностроения, Тверского института вагоностроения, ЦКБ транспортного машиностроения, Московского, Санкт - Петербургского, Уральского, Омского, Самарского университетов путей сообщения, Брянского государственного технического университета, Восточно-украинского национального университета им. В. Даля, Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта им. В. Лазаряна и ряда других научных и производственных организаций и вузов.

Развитию методов исследования усталостной долговечности, живучести и механики разрушения несущих конструкций, включая выгонные, способствовали работы А.Е. Андрейкива, М.М. Болотина, Г.П. Бурчака, Н.Н. Воронина, А.П. Гусен-кова, B.C. Ивановой, СН. Киселева, В.П. Когаева, НА Костенко, А.Д. Кочнова, М.Я. Леонова, В.П. Лозбинева, Ф.Ю. Лозбинева, НА Махутова, Е.М Морозова, Л.Н. Никольского, М.Н. Овечникова, В.В. Панасюка, В.З Партона, Г.С. Писаренко, А.Н. Савоськина, Е.В. Сердобинцева, СВ. Серенсена, ВАТатаринцева, В.Т. Трощенко, А.П. Устича, Г.П. Черепанова, Ю.М. Черкашина, А.П. Шлюшенкова.

Обзор опубликованных работ показал, что традиционные подходы основываются на данных о динамическом напряженно- деформированном состоянии конструкций, получаемых с помощью расчетов в статической постановке и определении динамической составляющей через коэффициент динамики, либо экспериментальным путем, практически трудно реализуемым из-за своей высокой стоимости.

На основании изложенного определена цель диссертационного исследования: разработка методики прогнозирования усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций пассажирских вагонов с учетом нагру-женности при движении.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач.

1. Разработка пространственной динамической модели движения пассажирского вагона с учетом неровностей рельсового пути и параметров рессорного подвешивания вагона в среде программного комплекса «Универсальный механизм». Оценки достоверности динамической модели.

2. Определение динамической нагруженности основных сварных несущих конструкций пассажирского вагона: кузова и рамы тележки.

3. Построение уточненных упруго-диссипативных конечно-элементных моделей кузова пассажирского вагона с двухслойной обшивкой, рамы тележки и отдельных их областей. Оценка достоверности конечно-элементных моделей.

4. Разработка методики прогнозирования усталостной долговечности сварных несущих конструкций пассажирских вагонов с учетом их динамической нагруженности.

5. Разработка программы расчетной оценки усталостной долговечности сварных соединений несущих конструкций вагонов.

6. Разработка алгоритма оценки живучести сварных соединений несущих конструкций вагонов на основе синергетической концепции повреждаемости металла, включая моделирование объемного роста трещины в стыковых и тавровых сварных швах при динамическом нагружении.

7. Проведение расчетов по оценке усталостной долговечности и живучести сварных конструкций кузова и рамы тележки скоростного пассажирского вагона производства ОАО «Тверской вагоностроительный завод» и верификация результатов расчетов.

Во второй главе диссертации изложены основы методик прогнозирования усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций вагонов.

Для оценки динамического напряженно - деформирования несущих конструкций предложена поэтапная процедура (рис.1).

Рис. 1. Структурная схема поэтапной методики оценки динамического напряженно-деформированного состояния несущих конструкций вагонов

На первом этапе определяются динамические нагрузки, действующие на исследуемую несущую конструкцию в процессе движения вагона по реальным неровностям рельсового пути. Решение задачи осуществляется с помощью динамической модели пространственных колебаний вагона в виде системы твердых тел, связанных шарнирами, упругими и силовыми элементами. Формирование динамической модели вагона и ее расчет проводится с использованием программного комплекса моделирования динамики систем тел «Универсальный механизм», разработанного на кафедре «Прикладная механика» БГТУ под руководством профессора Д.Ю. Погорелова.

На втором этапе производится оценка динамического напряженно-деформированного состояния конструкции от действия нагрузок, полученных на первом этапе. Расчет проводится с помощью разработанной детализированной динамической упруго-диссипативной конечно-элементной (КЭ) модели конструкции.

Анализ усталостной долговечности сварных несущих конструкций выполняется в рамках модели многоцикловой усталости на основе линейной гипотезы суммирования усталостных повреждений при учете степенной аппроксимации кривой усталости материала и распределения мгновенных значений случайных величин, близкого к нормальному, по формуле, полученной с использованием зависимостей Норм

(1)

где N - суммарное число циклов динамических напряжений до наступления предельного состояния; - величина предела выносливости натурной детали вагона (по амплитуде), вычисленная для симметричного цикла при базовом числе циклов испытаний; базовое число циклов испытаний; [пу]- допускаемое значение коэффициента запаса сопротивления усталости; m - показа-

т

тель степени в уравнении кривои усталости в амплитудах; Оа| - уровень ам-

- п —|п

плитуды напряжений; ^ - вероятность появления амплитуд с уровнем аа|

При определении предела выносливости сварного шва са-ц учитываются уточненные значения коэффициентов концентрации напряжений в швах, полученные на основе методов Колосова - Мусхелишвили и конформного отображения и приведенные в отечественных и зарубежных работах. Дополнительно осуществлется учет влияния на усталостную долговечность остаточных сварочных напряжений по методике, предложенной Ю. Ф. Кудрявцевым, и поверхностной упрочняющей обработки посредством уточненных коэффициентов, приведенных в работе В.П. Когаева.

Определение значений величины а^ и соответствующих им значений ^ производится путем статистической обработки методом полных циклов расчетных осциллограмм динамических напряжений в зоне исследуемого шва, полученных с помощью предложенной поэтапной процедуры. Срок службы в годах определяется по формуле

где В - коэффициент перевода срока службы в годах во время непрерывного движения в секундах, £ - центральная (эффективная) частота процесса изменения динамических напряжений.

На основании разработанной методики оценки усталостной долговечности сварных несущих конструкций вагонов разработана расчетная программа, которая реализована на языке VBA IDE в среде Microsoft Exel.

Влияние трещиноподобных дефектов сварных узлов несущей конструкции вагонов на их долговечность исследовалось на основе синергетической концепции нелинейной теории повреждаемости с критерием разрушения в виде предельной энергии деформации. В КЭ модели наиболее нагруженных фрагментов швов вводились трещи-ноподобные дефекты с размерами, допускаемыми нормативными документами.

В рамках данной теории нагружение конструкции рассматривается как сообщение ей энергии, расходующейся на деформацию. Поскольку в качестве критерия перехода от диссипации энергии путем пластической деформации к диссипации, вызванной микроразрушениями, принята плотность энергия деформации (ПЭД), ее критическое значение Wc, являющееся константой материала, берется в качестве энергетического критерия локальной прочности. Критическое значение ПЭД контролирует зарождение устойчивых зародышей микротрещин, способных к самопроизвольному росту, поэтому условие стабильности пластической деформации имеет вид

W<wc (3)

где W - текущее значение ПЭД.

Текущее значение ПЭД является суммой двух составляющих, первая из которых соответствует диссипации энергии путем дисторсии (изменения формы) Wd, вторая - дилатации (изменения объема) Wv элементарного объема (блока)

W = W„ + WV (4)

Обе составляющие приращения ПЭД для упругой и пластической областей деформирования могут быть выражены через нормальные ( ) и сдвиговые ( То) октаэдрические напряжения в упругой и упруго-пластической области

Д\Уе =[1,5(1 -2v)/E]ct£+ [1,5(1 + v)/Ejr2, (5)

AWP = [3(1 - 2v)/E]cto + [3(1 + v)/ E]tJ, (6)

где ,- приращения текущего значение ПЭД для упругой и пластиче-

ской зоны соответственно; V - коэффициент Пуассона; Е - модуль Юнга.

В случае циклического нагружения конструкции, приводящего к пластическим деформациям, в локальной зоне предразрушения происходит аккумулирование ПЭД пластической области до критического значения Wc, при превышении которого происходит разрушение структурного элемента

Wc=We+f[âWp]j, (7)

где - число циклов до разрушения.

Для уточненной оценки динамического напряженного состояния в области сварного шва с трещиноподобным дефектом из КЭ модели несущей конструкции второго этапа общей методики расчета, используя метод последовательного выделения областей, вычленяется зона шва, и разрабатывается ее упруго-диссипативная динамической КЭ модель с увеличением густоты сетки. Учитывая необходимость оценки объемного напряженного состояния в зоне тре-шиноподобного дефекта, КЭ модель формируется из четырех, шести и восьми узловых пространственных КЭ. Степень детализации модели принимается исходя из обеспечения возможности моделирования геометрии сварного шва. По границам модели выделенной зоны прикладываются динамические нагрузки (в виде осциллограмм), полученные в соответствующих узлах полной КЭ модели конструкции. Нагружение конструкции в процессе эксплуатации рассматривается как совокупность повторяющихся блоков динамических усилий, действующих на консфукцию в течение определенного периода времени движения вагона по реальным неровностям пути.

Для уточнения динамического напряженного состояния у вершины трещи-ноподобного дефекта из КЭ модели зоны сварного шва выделяется область дефекта и разрабатывается ее детализированная упруго -диссипативная КЭ модель, составленная из объемных конечных элементов. Нагружение модели осуществляется динамическими усилиями в виде осциллограмм, полученными на границах выделяемой области КЭ модели зоны сварного шва.

Учет резкой концентрации напряжений и деформаций, характерной для вершины трещиноподобного дефекта, осуществляется моделированием вершины сингулярными 5-гранными квадратичными объемными элементами со сдвинутыми к вершине дефекта на '/„ длины стороны промежуточными узлами. Размер сингулярных элементов принимается в соответствии с размером зерна поликристалла стали сварного соединения 0,1 мм.

В сингулярных КЭ у вершины дефекта с наибольшим уровнем ПЭД на основании зависимости (7) определяется количество циклов нагружения ЛЫ до достижения критического значения ПЭД. После достижения предельного состояния у вершины трещиноподобного дефекта моделируется его дальнейший рост последовательной заменой сингулярного элемента у вершины дефекта с уровнем ПЭД, превысившим критический ""С, двумя КЭ с разъединенными узлами, формирующими русло трещины. Формирование новой вершины трещины осуществляется у следующего за исключенным конечным элементом. Описанная процедура расчета повторяется до достижения трещиной предельного состояния, после которого происходит ее лавинообразный рост и превращение в сквозную.

Рассматривается объемный рост трещины, инициированной трещиноподоб-ным дефектом как вглубь шва, так и распространение трещины вдоль шва.

Общее количество циклов нагружения до превращения трещины, инициированной дефектом, в сквозную (живучесть шва) определяется по зависимости

N« = ^4, (8)

где к - количество итераций в процессе моделирования роста трещины до критического состояния.

В третьей главе диссертации дано описание объекта исследования и обоснование динамической модели движения вагона по рельсовому пути. В качестве объектов исследования приняты сварные несущие конструкции кузова скоростного пассажирского вагона модели 61 - 4170 производства ОАО «Тверской вагоностроительный завод» и рамы тележки модели 68 - 4075.

Оценка динамического нагруженного состояния вагона производится на основе динамической модели вагона, описывающей его пространственные колебания. Модель представляется в виде системы твердых тел, связанных силовыми элементами и шарнирами. Разработка и расчет модели производится в среде программного комплекса моделирования динамики систем тел «Универсальный механизм». Кузов вагона представляется в виде абсолютно жесткого тела с реальными инерционными и геометрическими характеристиками, связанного с двумя тележками, выполненными в виде подсистем. Подсистема «тележка» включает в себя основные несущие элементы в виде абсолютно твердых тел, соединенных вращательными шарнирами и упруго-диссипативными связями (рис. 2).

Рис 2 Структурная схема подсистемы «тележка» 1 -линейный силовой элемент, моделирующие пружины центрального подвешивания, 2 - диссиштивный линейный биполярный силовой элемент, моделирующий вертикальный гаситель колебаний центрального подвешивания, 3 - линейный силовой элемент, моделирующий пружины буксового подвешивания, 4 -диссипативный линейный биполярный силовой элемент, моделирующий вертикальный гаситель колебаний буксового подвешивания, 5 - упруго-диссипативный линейный биполярный силовой элемент, моделирующий продольный поводок центрального подвешивания, 6 -упруго-диссипативный линейный биполярный силовой элемент, моделирующий буксовый поводок, 7 - вращательный шарнир, моделирующий буксу, 8 -диссипативный линейный биполярный силовой элемент, моделирующий горизонтальный гаситель колебаний центрального подвешивания

В качестве источников возмущающего воздействия приняты геометрические неровности рельсовою пути, полученные на основании РД 32 68.-96 «Расчетные

неровности железнодорожного пути для использования при исследованиях и проектировании пассажирских и грузовых вагонов» (ВНИИЖТ).

Выполнена приближенная оценка влияния учета упругости кузова на его напряженно - деформированное состояние. В динамической модели вагона кузов представляется в виде совокупности сосредоточенных масс, соединенных между собой упругими связями, моделирующими его упругие свойства. Жесткости упру-го-диссипативных связей приближенно оцениваются с помощью упруго-диссипативной КЭ модели кузова. Сопоставление эквивалентных напряжений, полученных при использовании упругого кузова и абсолютно жесткого кузова показало, что учет упругости кузова в динамической модели движения вагона незначительно влияет на его динамическую нагруженность и напряженно-деформированное состояние.

Оценка адекватности динамической модели вагона проводилась с использованием результатов натурных поездных испытаний вагона, проведенных ЗАО НО «Тверской институт вагоностроения». На рис. 3, в частности, проведено сопоставление расчетных и экспериментальных значений вертикальных ускорений пятника кузова и рамы тележки, показывающие их качественное и количественное удовлетворительное соответствие.

а) б)

Рис 3 Вертикальные ускорения а - пятника кузова, б - рамы тележки

В четвертой главе приведено обоснование конечно-элементных расчетных схем несущих конструкций кузова и рамы тележки скоростного пассажирского вагона.

Для расчета динамического напряжено-деформированного состояния разработана детализированная упруго-диссипативная пластинчатая конечно-элементная модель, в которой все несущие элементы представлены 82600 пластинчатыми конечными элементами, объединенными в 78663 узлах, внутреннее трение учитывалется по гипотезе Фойгта. Общее число степеней свободы модели составило 472х 103.

КЭ модель несущей конструкции рамы тележки образована 15577-ю четырех узловыми изотропными пластинчатыми КЭ типа Plate средним размером 30x30 мм, объединенными в 14932 узлах (рис. 4).

Расчет КЭ моделей кузова и рамы тележки проводится методом непосредственного интегрирования уравнений узловых перемещений, реализованным в промышленном комплексе МКЭ.

Оценка адекватности разработанных КЭ моделей проводилась путем сопоставления результатов статических стендовых испытаний кузова вагона и рамы тележки, выполненных ЗАО НО «Тверской институт вагоностроения», с результатами расчетов. Сопоставление показало удовлетворительное соответствие результатов расчетов и экспериментальных данных.

В пятой главе представлены результаты исследований усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций кузова вагона и рамы тележки. Оценка усталостной прочности наиболее нагруженных сварных швов осуществлялась выделением из КЭ модели рамы области их расположения и разработкой детальной КЭ модели области с использованием объемных элементов и моделированием геометрии сварных швов. На рис. 5 представлены КЭ модели наиболее нагруженных областей кузова (место приварки шкворневой балки к хребтовой -рис.5, а) и рамы тележки (приварка к продольной балке кронштейна буксовых поводков - рис.5, б).

Нагружение моделей областей осуществляется приложением в соответствующие узлы КЭ схем динамических нагрузок, полученных из расчета КЭ моделей конструкций в целом. Поскольку в КЭ моделях выделенных областей моделируется геометрия сварных швов, коэффициент концентрации напряжений при исследовании наиболее нагруженных швов (зона I стыкового шва С8 рамы кузова-рис. 5, а; зона II таврового шва Т6 рамы тележки - рис. 5,6) принимается равным единице.

В результате исследований получены расчетные значения условных сроков службы несущих конструкций кузова и рамы тележки, соответствующих движению вагона с постоянной скоростью 146 км/ч. Для этих условий эксплуатации срок службы кузова оказался примерно равным назначенному 28 лет, а для рамы тележки он превышает в 1,6 раз срок службы до первого капитального ремонта 8 лет.

Рис.4. Фрагмент КЭ модели рамы тележки

а) б)

Рис 5 КЭ модели наиболее нагруженных областей а -кузова вагона, б -рамы тележки

Верификация разработанной методики оценки усталостной долговечности несущих конструкций вагонов проводилась с помощью результатов стендовых циклических испытаний рамы тележки, выполненных Тверским институтом вагоностроения. В табл. 1 приведено сопоставление ресурсов сварных швов рамы тележки (точки 1,2 на рис. 4 и зона II на рис. 5), полученных при стендовых динамических испытаниях рамы и расчетным путем с использованием КЭ модели рамы в целом и выделенной области, от действия экспериментальной циклической нагрузки с постоянной амплитудой 117,7 кН, средним значением 274,7 кН и частотой 4,17 Гц. Расхождение результатов не превышает 18%.

Исследования живучести наиболее нагруженных сварных швов кузова и рамы тележки выполнены при введении в них трещиноподобного дефекта в виде подреза глубиной 0,5 мм, допускаемого по ОСТ 24.940.01-82 «Конструкции стальные сварные».

Моделирование объемного роста трещины и определение живучести сварного шва проводится по разработанной в гл. 2 методике, с использованием динамических упруго-диссипативных объемных моделей наиболее нагруженных фрагментов швов. На рис. 6 показаны поперечные сечения КЭ моделей стыкового и таврового сварных швов с трещиноподобными дефектами.

При расчете рассматривается дискретный рост трещины, что характерно для циклического нагружения. Шаг дискретизации принят равным размеру сингулярных КЭ у вершины трещины.

На рис. 6, б показано расчетное сечение таврового шва рамы тележки, достигшего предельного состояния, после которого наступает полный долом за незначительное количество циклов.

Таблица 1

Ресурсы сварных швов

точки 1 2 3

Эксперимент, циклов х106 3,95 3,95 4,53

расчет, циклов х106 КЭ модель рамы 4 57 4 65 -

КЭ модель участка рамы 4 42 4 49 41

На рис. 7 представлены графики зависимости скорости роста трещин от глубины при действии динамических нагрузок, соответствующих движению вагона со средней маршрутной скоростью 146 км/ч.

Расчет таврового шва рамы тележки от действия экспериментальной циклической нагрузки показал, что предельное состояние наступает после 6,4 х 106 циклов нагружения;

Рис 6. Поперечное сечение КЭ моделей швов с трещиноподобными дефектами а - стыкового, б - таврового

Рис 7 Изменение скорости роста трещины от ее глубины а - стыковой шов кузова вагона, б - тавровый шов рамы тележки

при стендовых натурных испытаниях после - 5,3 х 106 циклов (расхождение 17,2 %). Это подтверждает достоверность результатов, получаемых по предлагаемой методике определения живучести сварных несущих конструкций вагонов.

Исследование ресурса сварных швов кузова и рамы тележки с введенными в них дефектами в виде подрезов при движении вагона со скоростью 146 км/ч показало, что в стыковом шве кузова предельное состояние наступает после 32x10' циклов нагружения, в тавровом шве рамы тележки - после 9,1 х 106 циклов.

В качестве примера определено возможное снижение усталостной долговечности несущей конструкции кузова после достижения в наиболее нагруженном сварном шве с подрезом (рис. 5, а; 6, а) предельного состояния и сквозной трещины длиной 40 мм. КЭ модель кузова с трещиной шва моделировалась путем разъединения соответствующих узлов на длине трещины в месте приварки верхнего листа шкворневой балки к полке швеллера хребтовой балки. В результате расчетное количество циклов до достижения сварным швом с введенным подрезом предельного состояния уменьшилось примерно в 6 раз. Это указывает на недопустимость таких дефектов сварных швов при изготовлении и ремонте несущих конструкций вагонов.

Основные результаты работы и выводы

В диссертационной работе на основе проведенных исследований и выполненных разработок получены следующие результаты.

1. Разработаны методики прогнозирования усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций вагонов, в основе которых положена уточненная оценка динамического напряженно-деформированного состояния конструкций, реализованная двухэтапной процедурой расчета. На первом этапе определяются динамические нагрузки, действующие на конструкцию в процессе движения по рельсовому пути. На втором этапе производится расчет несущей конструкции от динамических нагрузок, полученных на первом этапе.

2. В среде программного комплекса «Универсальный механизм» разработана динамическая модель движения вагона по рельсовому пути в виде системы твердых тел, связанных шарнирами и силовыми элементами. Неровности пути формируются в соответствии с РД 32.68-96 (ВНИИЖТ). Сопоставление ускорений и перемещений элементов тележки и кузова вагона, полученных расчетным путем и при поездных натурных испытаниях, проведенных в ЗАО НО «Тверской институт вагоностроения», показало, что они качественно и количественно близки. Это указывает на адекватность предлагаемой динамической модели движения вагона.

3. Для оценки динамического напряженно-деформированного состояния сварных несущих конструкции кузова и рамы тележки скоростного пассажирского вагона в среде промышленного программного комплекса метода конечных элементов на основании геометрических моделей разработаны детализированные упруго-диссипативные пластинчатые конечно-элементные модели, в которых все несущие элементы, включая подкрепляющий набор, выполнены из пластинчатых конечных элементов. В КЭ модели кузова вагона отдельно смоделированы гладкая наружная и внутренняя гофрированная обшивки боковых стен и контактная точечная сварка, их соединяющая.

Сопоставление результатов статических расчетов КЭ модели кузова от вертикальной нагрузки брутто и продольной сжимающей нагрузки, а также расчета рамы тележки от вертикальной нагрузки, приложенной в зоне поддонов пружин центрального подвешивания, с данными натурных стендовых испытаний, полу-

ченными Тверским институтом вагоностроения, показало их удовлетворительное соответствие, разница не превысила 19%.

4. Проведено исследование влияния применения упругого кузова в динамической модели движения вагона на его нагруженность с помощью динамической модели, в которой упругий кузов приближенно представляется в виде совокупности твердых тел, соединенных упруго-диссипативными связями.

Установлено, что вертикальные динамические нагрузки на скользунах упругого кузова практически не отличаются от соответствующих усилий на скользунах жесткого кузова, но их частота снижается на 11,7 %. Частотный анализ несущей конструкции кузова, показал, что отмеченное снижение частоты динамической нагрузки при сохранении ее среднего уровня практически не влияет на напряженно-деформированное состояние кузова (разница менее 1%).

5. Предложена методика и разработана программа оценки усталостной долговечности сварных несущих конструкций вагонов, базирующаяся на модели многоцикловой усталости и линейной гипотезе суммирования усталостных повреждений при случайном нагружении во время движения. Методика позволяет учитывать влияние на долговечность сварных швов сварочных остаточных напряжений и поверхностной упрочняющей обработки. Программа реализована на языке VBA IDE в среде Microsoft Exel.

Достоверность получаемых результатов подтверждена на примере рамы тележки скоростного пассажирского вагона путем сопоставления количества циклов до появления усталостной трещины в раме при ее стендовых циклических испытаниях с расчетными значениями при использовании динамической упруго-диссипативной конечно-элементной модели рамы. Разница не превышает 14 %.

6. Анализ влияния нормальных остаточных сварочных напряжений на усталостную долговечность сварных несущих конструкций скоростного пассажирского вагона показал, что в наиболее нагруженном сварном шве рамы кузова (соединение верхнего листа шкворневой балки с хребтовой) они снижают его долговечность примерно 2 раза; долговечность сварных швов рамы тележки от них не зависит.

7. Методика оценки живучести сварных соединений несущих конструкций вагонов разработана на основе синергетической концепции повреждаемости металла и использования детализированных пространственных динамических конечно-элементных моделей фрагментов сварных швов с возможными трещиноподобными дефектами. Рассмотрен один из типов трещиноподобного дефекта сварных швов в виде их подреза. Величина подреза исследуемых сварных швов С8 и Т6 (ГОСТ 14771-78) принята 0,5 мм, какдопускаемая ОСТ 24.940.01 -82 «Конструкции стальные сварные».

8. Проверка достоверности результатов расчета живучести сварных соединений по предложенной методике проводилась на примере несущей конструкции рамы тележки путем их сравнения с данными о потере работоспособности конструкции (наступление предельного состояния) при стендовых циклических испытаниях. Для принятой при эксперименте циклической нагрузки с постоянной ам-

плитудой 117,7 кН, средним значением 274,7 кН и частотой 4,17 Гц количество циклов нагружения до наступления предельного состояния рамы в зоне наиболее нагруженного таврового сварного шва составило 5,Зх106 циклов, расчетное значение - 6,4 х106 циклов (разница 17,2 %).

9. Моделирование объемного роста трещин, инициированных введенными трещиноподобными дефектами и действием эксплуатационных динамических нагрузок, показало, что в исследуемом стыковом сварном шве кузова предельное состояние наступает после достижения трещиной глубины 4,5 мм, в зоне таврового сварного шва рамы тележки предельное состояние наступает при достижении трещиной глубины 3,5 мм. При этом наблюдется неравномерный по длине трещины рост ее глубины.

10. Сопоставление скоростей роста трещины в тавровом шве рамы тележки при ее длине 3,5 мм, полученных по предлагаемой методике и из уравнения Пэриса, показало, что уравнение Пэриса дает завышение скорости роста трещины примерно на 25 %. Это указывает на то, что расчет скорости роста трещины по Пэ-рису идет в запас при оценке живучести сварных соединений вагонов.

И. Исследование усталостной долговечности зоны наиболее нагруженного сварного шва кузова при движении вагона со средней маршрутной скоростью 146 км/ч показало, что введение подреза шва глубиной 0,5 мм приводит к снижению расчетного количества циклов до достижения сварным швом предельного состояния примерно в 6 раз. Это подтверждает требования ОСТ 24.050.34 - 78 «Проектирование и изготовление сварных конструкций вагонов» о недопустимости подрезов сварных швов в шкворневых зонах кузова и несущих элементах рам тележек.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Антипин, ДА Особенности применения МКЭ при расчете кузовов пассажирских вагонов с двухслойной обшивкой: матер. «Молодежи. науч.-техн. конф. вузов приграничных регионов славянских . государств»,(г. Брянск, 17-18 дек. 2002г.// Под ред. О. А. Горленко. - Брянск: БГТУ, 2002.- С.3-6.

2. Кобищанов, В.В. Оценка динамической нагруженности несущих конструкций кузовов вагонов/ В.В. Кобищанов, ДЛАнтипин.: тр. IV научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, апрель 2003 г.) - М.: МИИТ, 2003. -C.IV-41.

3. Кобищанов, В.В. Методика расчета динамического напряженного состояния кузовов вагонов/ В.В. Кобищанов, Д.ЯАнтипин.: тез. докл. III Научно-техническая конференция «Подвижной состав XXI века: Идеи, требования, проекты»(г. Санкт - Петербург, 3-5 июля 2003 г.). - С-П., 2003. - С. 64-65.

4. Кобищанов, В.В. Расчетная оценка усталостной долговечности сварных несущих конструкций кузовов вагонов/ В.В. Кобищанов, Д.ЯАнтипин.// Вест. Восточно-укр. нац. ун-та, им. В. Даля. - Луганск, 2003. - №9. - С. 114-118.

5. Kobishanov, V. ESTIMATION EVALUATION OF FATIGUE DURABILITY OF BODY CARS LOAD-BEARING STRUCTURES/ V. Kobishanov, D. Antipin.: Pioceed-

ings 16th INTERNATIONAL CONFERENCE "CURRENT PROBLEMS IN RAIL VEHICLES"( Zilina, Slovakia, 8-10 oct 2003),-Zilina, 2003.-Vol. 1 - P. 301 -309.

6. Кобищанов, В.В. Методика прогнозирования усталостной долговечности несущих конструкций кузовов вагонов/ В.В. Кобищанов, Д.ЯАнтипин.: тр. V международной конференции «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения»( г. Санкт -Петербург, 14-17окт.2003 г.).- СПб.:Изд-воСПбГПУ,2003.-С.248-257.

7. Кобищанов, В.В. Методика расчета динамического напряженного состояния и усталостной долговечности несущих конструкций кузовов вагонов/ В.В. Кобищанов, Д.Я.Антипин.: матер, науч.-техн. конф., посвященной 125 - летию Свердловской железной дороги; в 3 т. - Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2003. - Т. 1. - С. 112 -120.

8. Антипин, Д.Я. Анализ живучести несущих конструкций вагонов с трещино-подобными дефектами сварных швов на основе синергетической концепции повреждаемости метала: тез. докл. 1-й Всеросиийск. научно-техн. конф. студ. и асп. «ИДЕИ МОЛОДЫХ - НОВОЙ РОССИИ», (г. Тула, .24-26 марта 2004 г.). - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С. 86 - 87.

9. Кобищанов, В.В. Прогнозирование усталостной долговечности несущих конструкций кузовов вагонов с учетом остаточных сварочных напряжений / В.В. Кобищанов, ДЛАнтипин.// Вестник Брянского государственного технического университета. - Брянск, 2003. - №1. - С. 89 - 95.

10. Кобищанов, В.В. Методика оценки живучести несущих конструкций кузовов вагонов/ В.В. Кобищанов, Д.ЯАнтипин.: тез. докл. XI междунар. конф. «Проблемы механики железнодорожного транспорта» - Днепропетровск, 2004. - С. 93.

11. Антипин, Д.Я. Исследование долговечности сварных несущих конструкций вагонов на основе моделирования динамики движения: краткие сообщения, XXIV Российская школа по проблемам науки и технологий, посвященная 80-летию со дня рождения академика В.П. Макеева. - Екатеринбург. УрО РАН, 2004. - С 464 - 465.

12. Кобищанов В.В. Методика прогнозирования усталостной долговечности несущих конструкций вагонов с учетом живучести сварных соединений/ В.В. Кобищанов, ДЯАНТИПИН.// Вест. Восточноукр. нац. ун-та, им. В. Даля. -Луганск, 2004. -№8.-С. 72-76.

13. Kobishanov, V. ANALYSIS OF DURABILITY OF LOAD-CARRYING STRUCTURES OF CAR RUNNING GEARS/ V. Kobishanov, D. Antipin/. Extended abstracts 6th International Conference on Railway Bogies and Running Gears „BOGIE '04",Budapest,Hungary, 2004.-P. 101 -103.

»23 487

АНТИПИН Дмитрий Яковлевич

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ЖИВУЧЕСТИ СВАРНЫХ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ С УЧЕТОМ ИХ НАГРУЖЕННОСТИ ПРИ ДВИЖЕНИИ

05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат

Подписано в печать 15.11.2004г. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Офсетная печать. Печл. 1,16. Уч -изд л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 618. Бесплатно. Издательство Брянского государственного технического университета 241035, г Брянск; БПУ, бульвар 50-летия Октября, 7. Тел 55-90-49 Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул Институтская, 16

ф ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Применение МКЭ для расчета несущих конструкций вагонов.

1.2 Краткий обзор исследований в области динамики вагонов.

1.3 Состояние развития механики разрушения и методов определения долговечности конструкций.

1.4. Постановка цели и задач исследования.

2. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ЖИВУЧЕСТИ СВАРНЫХ НЕСУЩИХ

КОНСТРУКЦИЙ ВАГОНОВ.

2.1. Оценка динамического напряженно-деформированного состояния несущих конструкций вагонов.

2.2. Оценка усталостной долговечности сварных несущих конструкций в рамках модели многоцикловой усталости.

2.3. Уточненное определение коэффициентов концентрации напряжений в зонах сварных швов.

2.4. Учет влияния на долговечность швов остаточных сварочных напряжений.

2.5. Расчетная программа оценки долговечности сварных несущих конструкций вагонов.

2.6. Оценка живучести сварных соединений с трещиноподобными дефектами.

3. РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВАГОНА.

3.1. Описание объекта исследования.

3.2. Построение динамической модели движения пассажирского вагона. 62 ф 3.3. Формирование расчетных неровностей пути.

3.4. Верификация динамической модели движения вагона.

4. ОБОСНОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ КУЗОВА И РАМЫ

ТЕЛЕЖКИ СКОРОСТНОГО ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА. ф 4.1. Конечно-элементная модель несущей конструкции кузова.

4.2. Конечно-элементная модель рамы скоростной тележки. 4.3. Верификация конечно-элементных моделей кузова и рамы тележки.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ЖИВУЧЕСТИ СВАРНЫХ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

СКОРОСТНОГО ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА.

5.1. Исследование усталостной долговечности сварной несущей конструкции кузова скоростного пассажирского вагона.

5.2. Оценка живучести наиболее нагруженного сварного шва кузова с трещиноподобным дефектом.

5.3. Исследование усталостной долговечности сварной несущей конструкции рамы тележки.

5.4. Оценка живучести наиболее нагруженного сварного шва рамы тележки с трещиноподобным дефектом.

5.5. Верификация предлагаемых методик оценки усталости и живучести сварных несущих конструкций вагонов. ф ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

Сварные несущие конструкции подвижного состава железных дорог подвергаются в процессе эксплуатации длительному и интенсивному воздействию циклических нагрузок. Работа конструкций в таких условиях приводит к появлению усталостных трещин и снижению несущей способности. Усталостные повреждения являются одной из основных причин потери работоспособности несущих конструкций подвижного состава [1], что в конечном счете влияет на безопасность движения. В связи этим, оценка усталостной долговечности сварных несущих конструкций является важным фактором, определяющим ресурсы вагонов, время между плановыми ремонтами и безопасность на транспорте.

Сварные соединения вагонов и локомотивов являются источниками сосредоточения усталостных повреждений, что связано с концентрацией напряжений, изменением механических свойств металла и действием остаточных растягивающих напряжений в сварном шве и околошовной зоне. [2].

Экспериментальные исследования усталостной долговечности сварных несущих конструкций вагонов на стендах не всегда возможны, что связано с их значительными геометрическими размерами и массой, а также со значительными затратами на их проведение.

Прогнозирование усталостной долговечности позволяет на стадии проектирования оценить ряд конструктивных решений и выбрать оптимальное, обнаружить «слабые» с точки зрения усталостной долговечности места и внести в конструкцию необходимые изменения.

Обеспечение достаточной долговечности конструкции приводит к снижению затрат на ремонтные работы в процессе эксплуатации, к уменьшению связанных с ним простоев вагонов, а также к снижению вероятности аварийных ситуаций, вызванных внезапными отказами.

Основными источниками повреждающих воздействий, приводящих к появлению усталостных трещин, являются динамические напряжения в элементах несущих конструкций вагонов при движении. Теоретическая оценка динамической нагруженности вагона, определение усталостной долговечности несущих конструкций связана с разработкой динамической модели, адекватно описывающей его движение по рельсовому пути.

В настоящее время имеется большой опыт в исследовании динамики движения рельсовых экипажей [3-7]. Большие возможности для моделирования пространственных колебаний вагонов при движении по рельсовому пути дает программный комплекс «Универсальный механизм» разработанный на кафедре «Прикладная механика» под руководством профессора Д.Ю. Погорелова.

В диссертационной работе в качестве объекта исследования принят скоростной пассажирский вагон модели 61 - 4170 со скоростью движения до 200 км/ч производства ОАО «Тверской вагоностроительный завод». Моделирование динамики движения вагона производится в среде программного комплекса «Универсальный механизм».

Разработаны методики оценки динамической нагруженности несущих конструкции вагонов на основании моделирования их движения по рельсовым нитям, исследования усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций вагонов в рамках модели многоцикловой усталости и синергитической концепции повреждаемости металла.

В первой главе рассмотрены существующие исследования и методики анализа напряженно-деформированного состояния несущих конструкций вагонов, динамики движения рельсовых экипажей и поведения сварных несущих конструкций в условиях циклического нагружения. В заключении сформулированы цель и основные задачи исследования. Во второй главе изложены основы методики прогнозирования усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций вагонов.

Третья глава посвящена описанию объекта исследования и обоснованию динамической модели движения вагона по рельсовому пути.

В четвертой главе приведено обоснование конечно-элементных расчетных схем несущих конструкций кузова и рамы тележки скоростного пассажирского вагона.

В пятой главе представлены результаты исследований усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций кузова вагона и рамы тележки.

Верификация результатов исследования выполнена с использованием данных натурных испытаний, проведенных в ЗАО НО «Тверской институт вагоностроения» [8-10].

Диссертационная работа выполнена при поддержке гранта аспирантов Минобразования России (А03-3.18-577).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработанны методики прогнозирования усталостной долговечности и живучести сварных несущих конструкций вагонов, в основе которых положена уточненная оценка динамического напряженно-деформированного состояния конструкций, реализованная двухэтапной процедурой расчета. На первом этапе определяются динамические нагрузки, действующие на конструкцию в процессе движения по рельсовому пути. На втором этапе производится расчет несущей конструкции от динамических нагрузок, полученных на первом этапе.

2. В среде программного комплекса «Универсальный механизм» разработана динамическая модель движения вагона по рельсовому пути в виде системы твердых тел, связанных шарнирами и силовыми элементами. Неровности пути формируются в соответствии с РД 32.68-96 (ВНИИЖТ). Сопоставление ускорений и перемещений элементов тележки и кузова вагона, полученных расчетным путем и при поездных натурных испытаниях, проведенных в ЗАО НО «Тверской институт вагоностроения», показало, что они качественно и количественно близки. Это указывает на адекватность предлагаемой динамической модели движения вагона.

3. Для оценки динамического напряженно-деформированного состояния сварных несущих конструкции кузова и рамы тележки скоростного пассажирского вагона в среде промышленного программного комплекса метода конечных элементов на основании геометрических моделей разработаны детализированные упруго-диссипативные пластинчатые конечно-элементные модели, в которых все несущие элементы, включая подкрепляющий набор, выполнены из пластинчатых конечных элементов. В КЭ модели кузова вагона отдельно смоделированы гладкая наружная и внутренняя гофрированная обшивки боковых стен и контактная точечная сварка, их соединяющая.

Сопоставление результатов статических расчетов КЭ модели кузова от вертикальной нагрузки брутто и продольной сжимающей нагрузки, а также расчета рамы тележки от вертикальной нагрузки, приложенной в зоне поддонов пружин центрального подвешивания, с данными натурных стендовых испытаний, полученными Тверским институтом вагоностроения, показало их удовлетворительное соответствие, разница не превысила 19% .

4. Проведено исследование влияния применения упругого кузова в динамической модели движения вагона на его нагруженность с помощью динамической модели, в которой упругий кузов приближенно представляется в виде совокупности твердых тел, соединенных упруго-диссипативными связями.

Установлено, что вертикальные динамические нагрузки на скользунах упругого кузова практически не отличаются от соответствующих усилий на скользунах жесткого кузова, но их частота снижается на 11,7 %. Частотный анализ несущей конструкции кузова, показал, что отмеченное снижение частоты динамической нагрузки при сохранении ее среднего уровня практически не влияет на напряженно-деформированное состояние кузова (разница менее 1%).

5. Предложена методика и разработана программа оценки усталостной долговечности сварных несущих конструкций вагонов, базирующаяся на модели многоцикловой усталости и линейной гипотезе суммирования усталостных повреждений при случайном нагружении во время движения. Методика позволяет учитывать влияние на долговечность сварных швов сварочных остаточных напряжений и поверхностной упрочняющей обработки. Программа реализована на языке VBA IDE в среде Microsoft Exel.

Достоверность получаемых результатов подтверждена на примере рамы тележки скоростного пассажирского вагона путем сопоставления количества циклов до появления усталостной трещины в раме при ее стендовых циклических испытаниях с расчетными значениями при использовании динамической упруго-диссипативной конечно-элементной модели рамы. Разница не превышает 14%.

6. Анализ влияния нормальных остаточных сварочных напряжений на усталостную долговечность сварных несущих конструкций скоростного пассажирского вагона показал, что в наиболее нагруженном сварном шве рамы кузова (соединение верхнего листа шкворневой балки с хребтовой) они снижают его долговечность примерно 2 раза; долговечность сварных швов рамы тележки от них не зависит.

7. Методика оценки живучести сварных соединений несущих конструкций вагонов разработана на основе синергетической концепции повреждаемости металла и использования детализированных пространственных динамических конечно-элементных моделей фрагментов сварных швов с возможными трещиноподобными дефектами. Рассмотрен один из типов трещиноподобного дефекта сварных швов в виде их подреза. Величина подреза исследуемых сварных швов С8 и Т6 (ГОСТ 14771-78) принята 0,5 мм, как допускаемая ОСТ.24.940.01.-82 «Конструкции стальные сварные».

8. Проверка достоверности результатов расчета живучести сварных соединений по предложенной методике проводилась на примере несущей конструкции рамы тележки путем их сравнения с данными о потере работоспособности конструкции (наступление предельного состояния) при стендовых циклических испытаниях. Для принятой при эксперименте циклической нагрузки с постоянной амплитудой 117,7 кН, средним значением 274,7 кН и частотой 4,17 Гц количество циклов нагружения до наступления предельного состояния рамы в зоне наиболее нагруженного таврового сварного шва составило 5,3x106 циклов, расчетное значение

6.4 х106 циклов (разница 17,2 %).

9. Моделирование объемного роста трещин, инициированных введенными трещиноподобными дефектами и действием эксплуатационных динамических нагрузок, показало, что в исследуемом стыковом сварном шве кузова предельное состояние наступает после достижения трещиной глубины

4.5 мм, в зоне таврового сварного шва рамы тележки предельное состояние наступает при достижении трещиной глубины 3,5 мм. При этом наблюдется неравномерный по длине трещины рост ее глубины.

10. Сопоставление скоростей роста трещины в тавровом шве рамы тележки при ее длине 3,5 мм, полученных по предлагаемой методике и из уравнения Пэриса, показало, что уравнение Пэриеа дает завышение скорости роста трещины примерно на 25 %. Это указывает на то, что расчет скорости роста трещины по Пэрису идет в запас при оценке живучести сварных соединений вагонов.

11. Исследование усталостной долговечности зоны наиболее нагруженного сварного шва кузова при движении вагона со средней маршрутной скоростью 146 км/ч показало, что введение подреза шва глубиной 0,5 мм приводит к снижению расчетного количества циклов до достижения сварным швом предельного состояния примерно в 6 раз. Это подтверждает требования ОСТ 24.050.34 - 78 «Проектирование и изготовление сварных конструкций вагонов» о недопустимости подрезов сварных швов в шкворневых зонах кузова и несущих элементах рам тележек.

148

1. Прочность и безотказность подвижного состава железных дорог/

2. A.Н. Савоськин, Г.П. Бурчак, А.П. Матвеевичев и др., Под общ. Ред. А.Н. Савоськина. М.: Машиностроение, 1990. - 288с.:ил.

3. Воронин, Н.Н. Качественная сварка обеспечение безопасности движения поездов.// Евразия Вести. - 2003. -№6/ www.eav.ru.

4. Динамика вагона/ С.В. Вершинский, В.Н. Данилов, В.Д. Хусидов; под ред. С.В.Вершинского. М. : Транспорт, 1991. - 360 с.

5. Ушкалов, В.Ф. Статистическая динамика рельсовых кипажей/ В.Ф. Ушкалов, Jl. М. Резников, С.Ф. Редько. Киев: Наукова думка, 1982. - 360 с.

6. Михальченко, Г.С. Совершенствование динамических качеств подвижного состава железных дорог средствами компьютерного моделирования/ Г.С. Михальченко, Д.Ю. Погорелов, В.А. Симонов// Тяжелое машиностроение. -2003. -№12. -С. 2-6.

7. Соколов, М.М. Динамическая нагруженность вагона/ М.М. Соколов,

8. B.Д. Хусидов, Ю.Г Минкин. М.: Транспорт, 1981. - 207 с.

9. Хохлов, А.А. Решение экстремальных задач динамики вагонов/

10. A.А. Хохлов. М.: МИИТ, 1994. - 105 с.

11. Отчет о научно-исследовательской работе по теме 98.99.1.074/1 «Ходовые динамические испытания вагона модели 61-4170» Тверь. 1999 г. 108 стр.

12. Отчет о научно-исследовательской работе по теме 00.00.1.041/1. «Исследование прочности измененной конструкции кузова вагона модели 61-4170 при статическом приложении нагрузок», ТИВ, Тверь 2000 г. 102 с.

13. Отчет о научно-исследовательской работе по теме 97.98.1.018 «Проверочные прочностные испытания рамы тележки (4075.01.010СБ)» Тверь 1997 г. 35 стр.

14. Введение в метод конечных элементов/ Д. Норри, Ж. Фриз; пер. с англ. под ред. Г.И. Марчука. М.: Мир, 1981. - 304с.

15. Галлагер, Р. Метод конечных элементов: Основы/ Р. Галлагер; пер. с англ

16. B.М. Картвелиш; под. ред . Баничука. М.: Мир, 1984. - 428с.

17. И.Зенкевич, О. Метод Конечных элементов в технике/ О. Зенкевич; пер. с англ. под ред. Б.Е. Победра. М.: Мир, 1975 - 541с.

18. Бате, К., Вилсон Р. Численные методы анализа и метод конечных элементов/ К. Бате, Р. Вилсон; пер. с англ. А.С. Алексеев и др. под ред.

19. A.ф. Смирнова М.: Стройиздат, 1982. - 447с.

20. Еременко, С.Ю. Метод конечных элементов в механике деформируемых тел/ С.Ю. Еременко. Харьков: «Основа», 1991. - 271с.

21. Образцов, И.Ф. Метод конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов/ И.Ф. Образцов, JI.M. Савельев, Х.С. Хазанов. М.: Высшая школа, 1985. - 392с.

22. Молчанов, И.Н. Основы метода конечных элементов/ И.Н. Молчанов,JI.Д. Николаенко. Киев: Наука думка, 1989 - 269с.

23. Филин, А.П. Элементы теории оболочек/А.П. Филин. Д.: Судостроение, 1970.-205с.: ил.

24. Никольский Е.Н. Оболочки с вырезами типа вагонных кузово. Теоретические основы исследования напряжений/ Е.Н. Никольский. М.: Машгиз. 1963. - 312 с.

25. Александров, А.В. Строительная механика тонкостенных пространственных систем/ А.В. Александров, Б .Я. Лащеников, Н.Н. Шапошников. М.: Стройиздат, 1983. - 488с.

26. Шимкович, Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows/ Д.Г. Шимкович. -М.: ДМК Пресс, 2001. 448с., ил.

27. Никольский, Е.Н. Расчет несущих конструкций по методу конечных элементов/ Е.Н. Никольский. Брянск: БИТМ, 1982. - 99с.

28. Лозбинев, В.П. Об одном способе уточненного расчета напряжений в оболочках кузовов вагонов с прямоугольными вырезами/ В.П. Лозбинев// Вопросы строительной механики кузовов вагонов: сб. научн. тр. Брянск: Изд.-во БИТМ, 1983 -СП —21.

29. Кобищанов, В.В. Расчет кузовов вагонов на прочность: учеб. Пособие/

30. B.В. Кобищанов Брянск: БИТМ, 1987. - 80с.

31. Серпик, И.Н. Модификация процедуры аппроксимации перемещений в методе конечных элементов. Тез. док. 56-й науч. конф. проф.-препод. Состава/Под ред. О.А. Горленко и И.В. Говорова Брянск: БГТУ, 2002 -С. 142-144.

32. Бобров, М.В. Методика уточненного расчета напряженно-деформированного состояния трехслойной несущей системы рамы грузового рефрижераторного вагона: Дис. . канд. техн. наук: 05.22.07/М.В. Бобров. Брянск, 1990. - 137с.

33. Азовский, А.П. Исследования по применению метода конечных элементов к расчету кузовов вагонов (на примере котлов железнодорожных цистерн): Авториферат дис. канд. техн. наук: А.П. Азовский. -М., 1980. 21с.

34. Воронин, Н.Н. Анализ повреждаемости и оценка работоспособности несущих сварных конструкций грузовых вагонов: дис. доктора техн. наук/Н.Н. Воронин. -М., 1994. 348 с.

35. Нагруженность элементов конструкции вагона/ под ред. В.Н. Котуранова. М.: Транспорт, 1991. 238 с.

36. Бабаков, И.М. Теория колебаний/ И.М. Бабаков. М.:Наука, 1968. - 560 с.

37. Булгаков, Б В. Колебания/ Б В. Булгаков. М.: Гостехиздат, 1954 - 892 с.

38. Арнольд, В.И. Математические методы классической механики/ В.И. Арнольд. -М.: Наука, 1974 431 с.

39. Карман, Т., Био М. Математические методы в инженерном деле/ Т. Карман, М. Био. -M.-JL: Гостехиздат, 1948. 415 с.35. http://www.mscsoftware.com.36.http://www. umlab.com.

40. Грачева, JI.O. Спектральный анализ вынужденных колебаний вагона при случайных неровностях железнодорожного пути и выбор параметроврессорного подвешивания/ Л.О.Грачева// Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт. - 1967. - Вып. 347. - С. 151-168.

41. Ушкалов, В.Ф. Случайные колебания механических систем при сухом и низком трении/В.Ф. Ушкалов// Нагруженность, колебания и прочность сложных механических систем. Киев: Наукова думка, 1977.- С. 16-23.

42. Прочность и безотказность подвижного состава железных дорог/ А.Н. Савоськин, Г.П. Бурчак, А.П. Матвеевичев и др.; под общ. ред. А.Н. Савоськина. -М: Машиностроение, 1990. 288с.:ил.

43. Бирюков, И.В. Механическая часть тягового подвижною состава/ И.В. Бирюков, А.Н. Савоськин, Г.П. Бурчак и др.; под ред. И.В.Бирюкова. М.: Транспорт, 1992. - 440 с.

44. Бурчак, Г.П. Исследования характеристик случайных колебаний моторвагонного подвижного состава с помощью системы, Adams/Rail./ Г.П. Бурчак, Л.В. Винник, В.Л. Гончарук // Вест. Восточноукр. нац. ун-та. им. В. Даля. Луганск, 2004. - №8. - С. 121 - 127.

45. Веошинский C.B. Динамика вагона/С.В. Вершинский, В.н. Данилов, И.И. Челноков. -М.: Транспорт, 1972. 353 с.

46. Мямлин С.В. Улучшение динамических качеств рельсовых экипажей путем усовершенствования характеристик рессорного подвешивания: автореф. дис. д-ра техн. наук:/С.В. Мямлин. Луганск, 2004. - 37 с.

47. Воронович В.П. Тележка нового поколения для грузовых вагонов: автореф. дис. канд. техн. наук/ В.П. Воронович Д., 2001. - 20 с.

48. Данилов, В.И. Железнодорожный путь и его взаимодействие с подвижным составом/ В.Н. Данилов. -М.: Трансжелдориздат, 1961. 111 с.

49. Лазарян, В. А. Колебания железнодорожного состава. Вибрации в технике/ В.А. Лазарян- М.: Машиностроение, 1980. Т.З С. 398 - 434.

50. Кудрявцев, Н.Н. Исследование динамики необрессоренных масс/ Н.Н. Кудрявцев // Труды ВНИИЖТ. М.: Транспорт. - 1965. Вып. 287 - 168 с.

51. Коротенко, М.Л. Дифференциальные уравнения пространственных колебаний четырехосного грузового вагона с учетом конечной жесткости кузова и инерционных свойств основания/ М.Л. Коротенко, В.Д. Данович// Труды ДИИТ. Д. - 1977. -Вып. 199/25. - С.3-13.

52. Михеев, Г.В. Применение гибридных моделей для исследования динамики железнодорожных экипажей/ Г.В. Михеев// Вест. Восточноукр. нац. ун-та. им. В. Даля. Луганск, 2002. - №6. - С. 32 - 38.

53. Блохин, Н.И. Динамика поезда (нестационарные продольные колебания)/ Н.И Блохин, Л.А. Манашкин. М.: Транспорт, 1980. - 290 с.

54. Лазарян, В.А. Устойчивость движения рельсовых экипажей/ В.А. Лазарян, Л.А. Длугач, М.Л. Коротенко. Киев: Наукова думка, 1972. - 200 с.

55. Вагоны/ М.В. Винокуров, Л.А. Шадур, П.Г. Проскурнев, А. И. Михалевский, В.А. Лазарян, Л.А. Коган, С.В. Вершинский, 3. О. Каракашьян и др.; под ред. М.В. Винокурова. М.: Трансжелдориздат, 1953. - 704 с.

56. Хохлов, А.А. Решение экстремальных задач динамики вагонов/ А.А. Хохлов. М.: МИИТ, 1994. - 105 с.

57. Мюллер, П.К. Математические методы в динамике транспортных устройств/П.К. Мюллер// Динамика высокоскоростного транспорта; пер. с англ, под ред. Т.А.Тибилова. М.: Транспорт, 1988. - С.39-58.

58. Гарг, В.К., Дуккипати Р.В. Динамика подвижного состава/ В.К. Гарг, Р.В. Дуккипати; пер. с англ. под ред. Н.А. Панькина. -М.: Транспорт, 1988,391 с.

59. Palcak, F. HOW IS POSSIBLE TO OPTIMIZE DYNAMIC PROPERTIES OF RAIL CAR/ F. Palcak, B. Smirnov, M. Vanco: Proceedings 16th INTERNATIONAL CONFERENCE "CURRENT PROBLEMS IN RAIL

60. VEHICLES". Zilina, 2003. - Vol. 2 - P. 175 - 181.

61. Кобищанов, В.В. Методика расчета продольных соударений пассажирскихвагонов/В.В. Кобищанов, А.А. Азарченков, Д.Ю. Расин// Вест. Восточноукр. нац. ун-та. им. В. Даля. Луганск, 2004. - №8. - С.95-99.

62. Irwin, G.R. // Fracture: Fracturing of metals/ G.R. Irwin. Cleveland: ASM, 1984. P. 147-166.

63. Андрейкив, A.E. Пространственные задачи теории трещин/

64. A.Е. Андрейкив. Киев: Наук. Думка, 1982. - 345с.

65. Махутов, Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность/ Н.А. Махутов. М.: Машиностроение, 1981. - 270с.

66. Партон, В.З. Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения/

67. B.З. Партон, Е.М. Морозов. -М.: Наука, 1985. 502с.

68. Леонов, М.Я. Прикладная механика/ М.Я. Леонов, В.В. Панасюк М., 1959.-№4-Т. 5- С. 391-401.

69. Wells, А.А. // Brit. Weld J. 1963. Vol. 10, N 11. P. 536-570. 69.Черепанов, Т.П. Механика хрупкого разрушения/ Г.П. Черепанов. М.:

70. Наука, 1974.-640с. 70.0лемской, А.И. Синергетика и усталостное разрушение металлов/ А.И. Олемской, И.И. Наумов. М.: Наука, 1989. С. 29-44.

71. Никол сон, Г. Самоорганизация в неравновесных системах/ Г. Никол сон, И. Пригожин. М.: Мир, 1977. - 512с.

72. Gillemot, L.F. Periodica Politechnica, Engineering/ L.F. Gillemot // Maschinen und Bauwesen. 1996. Vol. 10, N2, p. 77-94.

73. Sih, G.S. Mechanics and physics of energy density theory/ G.S. Sih// Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 1985. Vol. 4, N. 3, p. 157-173.

74. Иванова, B.C. Синергетика: Прочность и разрушение металлических материалов/ B.C. Иванова. М.: Наука, 1992. 160с.

75. Николсон, Г. Познание сложного/ Г. Николсон,И. Пригожин. М.: Мир, 1990-336 с.

76. Морозов, Е.М. Метод конечных элементов в механике разрушения/ Е.М. Морозов, Г.П. Никишов. М., Наука, 1980. - 254 е., ил.

77. Когаев, В.П. Прочность и износостойкость деталей машин: учеб. Пособ. для машиностр. спец. Вузов/ В.П. Когаев, Ю.Н. Дроздов. М.: Высш. шк., 1991. -319с.

78. Когаев, В.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: справ./ В.П. Когаев, Н.А. Махутов, А.П. Гусенков. М.: Машиностроение, 1985. - 224 с.

79. Когаев, В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени/ В.П. Когаев; под ред. А.П. Гусенкова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. 364 с.

80. Кобищанов, В.В. Анализ усталостной долговечности рам тележек вагонов метро/ В.В. Кобищанов, А.А. Милакова, И.Н. Серпик, В. А. Татаринцев, А. Егоренков: Мат. международной науч. конф. «Транспорт XXI века». -Варшава 2001. С. 275-280

81. Костенко, Н.А. Прогнозирование надежности транспортных машин/ Н.А. Костенко. М., Машиностроение, 1989. - 240с.

82. American Society for Metals, "Metals Handbook" Vol. 10: "Failure Analysis and Prevention. Fatigue Failures." Metals Park, Ohio 44073, 8th Edition, 1975.

83. Almar-Naess, A., editor, "Fatigue Handbook", Tapir, Trondheim, 1985.

84. Det norske Veritas, "Fatigue Strength Analysis for Mobile Offshore Units", Classification Note No.30.2. August 1984

85. Винокуров, B.A. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности/ В.А. Винокуров, С.А. Куркин, Г.А. Николаев М.: Машиностроение, 1996. - 576с.

86. Сварка в машиностроении: справ./под ред. В.А. Винокурова. М.: Машиностроение, 1979. - Т.З - 567с.

87. Устич, П.А. Надежность рельсового нетягового подвижного состава/ П.А. Устич, В.А Карпычев, М.Н. Овечников М.: ИГ «Вариант», 1999. 416 с.

88. BS5400: Part 10 : 1980 Steel, concrete and composite bridges.

89. DIN 15018-Krane-Grundsatze fur Stahltragwerke Berechnung, 1984 November.

90. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм. (несамоходных). М.: ГосНИИВ - ВНИИЖТ, 1996. -319 с.

91. Конструирование и расчет вагонов: Учебник для вузов ж.д. трансп./ В.В. Лукин, Л.А. Шадур, В.Н. Котуранов, А.А. Хохлов, П.С. Анисимов.: Под ред. В.В. Лукина. М.: УМК МПС России, 2000. 731с.

92. Вагоны: Конструкция, теория и расчет/ JI.A Шадур, И.И. Челноков, Л.Н. Никольский, Е.Н. Никольский,, П.Г. Проскурнев, В.Н. Котуранов и др.; Под ред. Л.А. Шадура. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Транспорт, 1980. - 440 с.

93. Несущая способность и расчет деталей машин на прочностью. Руководство и справочное пособие. 3-е изд. перераб. и доп.; под ред. С.В. Серенсена. - М., Машиностроение, 1975. - 488 с. с ил.

94. Мусхелишвили, Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости/ Н.И. Мусхелишвили. М., Наука, 1966. - С. 338-357.

95. Николаев, Г.А. Сварные конструкции/ Г.А. Николаев, С.А. Куркин, В.А. Винокуров. М.: Высш. шк., 1982. - 272 с.

96. Кархин, В.А. Концентрация напряжений в стыковых соединениях/ В.А. Кархин, Л.А. Копельман// Сварочное пр-во. 1976. - №2. - С. 6-7.

97. Турмов, Г.П. Определение коэффициента концентрации напряжений в сварных соединениях/Г.П. Турмов.//-Автомат, сварка.- 1976-№10.-с. 14-17.

98. Березовский, Б.М. Коэффициент концентрации напряжений в стыковых сварных соединениях/ Б.М. Березовский, О.А. Бакши: тр. Челяб. политехи, ин-та.//Вопр. свароч. пр-ва. 1981. -№266. - С. 3-10.

99. Effect of factor in weld reinforcement of stress concentration factor/ T. Terasaki, T. Akiyama, N. Yokoschima, et al. J. Jap. Weld. Soc., 1982, №9, p. 66-72.

100. Heywood R.W. Designing by photoelasticity/ R.W. Hey wood. London: Charpman and Hall, 1952. - 177 p.

101. Effect of size and frequency on fatigue properties of SM50B butt welded joint/ Yoshida S., Innagaki N., Kanao M., et al. J. Weld. Soc., 1978, № 9, p. 5-10.

102. Махненко, В.И. Расчет коэффициентов концентрации напряжений в сварных соединениях со стыковыми и угловыми швами/ В.И. Махненко, Р.Ю. Мосенкис //Сварочное пр-во. 1985. - №8. - С. 7-18.

103. Fatigue crack growth behaviours at the toe of fillet welded joints under plane bending load/ Y. Mitsui, Y. Kurobane, K. Harada, M. Konomi. J. Jap. Weld. Soc., 1983, №3, p. 58-65.

104. Kawai, S. Effect of ground and penned on fatigue strength of welded joints under high mean stresses/ S. Kawai, K. Koibuchi. Ibid., 1975, №7, p. 62-69.

105. Шарон, Л.Б. Исследование влияния геометрических параметров на концентрацию напряжений в тавровых и нахлесточных сварных соединениях и разработка методики ее расчетной оценки: авторереф. дис. . канд. техн. наук/ Л.Б. Шарон. Свердловск, 1983. - 15 с.

106. Nishida, М. Stress concentration/ М. Nishida. Tokyo: Morikita Pub.Co., 1967.- 168 p.

107. Труфяков, В.И. Усталость сварных соединений/ В.И. Труфяков. Киев: Наук. Думка, 1973. -216 с.

108. Кудрявцев, Ю. Ф.Влияние остаточных напряжений на долговечность сварных соединений/ Ю.Ф. Кудрявцев//Автомат. сварка. 1990. — №1. - С. 5-8.

109. Биллиг, В.А. Средства разработки VBA программиста. Офисное программирование/ В.А. Биллиг. М.: Изд. - торг. дом «Русская редакция», 2001. - Т. 1. - 480 е.: ил.

110. НЗ.Крейг, Д.К., Уэбб Д. Microsoft Visual Basic 5.0/ Мастерская разработчика/ Д.К. Крейг, Д. Уэбб; пер. с англ. М.: «Cannel Trading Ltd»., 1998-616 с.:ил.114. http://www.frontsys.com.

111. Копельман, Л.А. Сопротивление сварных узлов усталостному разрушению/ Л.А. Копельман. Л., Машиностроение, 1978. - 232 с.

112. Сосновский, Л.А. Механика усталостного разрушения: словарь справ./ Л.А. Сосновский. - Гомель, НПО Трбофатика, 1994. - Ч. 1-2. - 607 с.

113. Кудрявцев, П.И. Нераспространяющиеся усталостные трещины/ П.И. Кудрявцев. М., Машиностроение, 1982. - 171 с.

114. Никольский, Е.Н. Способ последовательного выделения областей с возрастающей густотой сетки при расчетах по МКЭ систем с неравномерной сходимостью/ Е.Н. Никольский. Брянск: БИТМ, 1980. - 28 с.

115. Партон, В.З., Борисовский В.Г. Динамика хрупкого разрушения/ В.З. Партон, В.Г. Борисовский. М.: Машиностроение, 1988. - 239 с.

116. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: в 2-х томах. Т.2: Пер. с англ./Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир, 1990. - 1016 е., ил.

117. Методика расчетной оценки циклической трещиностойкости сварных соединений с учетом влияния остаточных напряжений/ В.И. Труфяков, В.В. Кныш, П.П. Михеев, И.С. Коваленков// Автоматическая сварка. -1990. -№1 С. 1-4.

118. Светлов, В.И. Технические решения по механике пассажирских вагонов. Методы обоснования/ В.И. Светлов. М.: Глобус, 2002. - 200 с.123. «Универсальный механизм». Руководство пользователя, 2002.

119. Селинов, В.И. Проектирование подвешивания вагонов: учеб. пособие/ В.И. Селинов. Брянск: БГТУ, 1999. - 251 с.

120. Математическое моделирование колебаний рельсовых транспортных средств/ В.Ф. Ушкалов, JI.M. Резников, B.C. Иккол и др.; под ред. В.Ф. Ушкалова. Киев.: Наук, думка, 1989. - 240 с.

121. Шахунянц, Г.М. Железнодорожный путь: учебник для вузов ж-д. Транспорта/ Г.М. Шахунянц. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987. -479 с.

122. Изыскания и проектирование железных дорог: учебник для вузов ж-д. транспорта / А.В. Горинов, И.И. Кантор, А.П. Кондратченко, И.В. Турбин 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1979. - Т. I. - 319 с.

123. РД 32.68-96 «Расчетные неровности железнодорожного пути для использования при исследованиях и проектировании пассажирских и грузовых вагонов. М.: ВНИИЖТ, 1997, 20с.

124. Черняк, А.Ю. Моделирование случайных возмущений в системе «рельсовый экипаж путь» Вест. Восточноукр. нац. ун-та. им. В. Даля. -Луганск, 2003. - №9. - С. 173-177;

125. Отчет о научно-исследовательской работе по теме 98.99.1.074/1 «Ходовые динамические испытания вагона модели 61-4170» Тверь. 1999 г. 108 стр.131. http://www.femap.com.

126. Отчет по теме 97.97.1.11/1: Проведение работ по созданию пассажирского вагона модели 61-4170 для скоростей движения до 200 км/ч». ТИВ, Тверь, 1997 г.

127. Анализ НДС двухслойной обшивки кузова пассажирского вагона модели 61-4170 в зоне стыка гофров. Науч: рук. Кобищанов В.В.: Отчет о НИР(заключительный). Брянск, БГТУ, 1997. - 24 с.

128. Сорокин, Е.С., Муравский Г.Б. Об учете упругих несовершенств материалов методами теории наследственной упругости/ Е.С. Сорокин, Г.Б. Муравский //Строительная механика и расчет сооружений. -1975. №4 (100) - С52-58.

129. Отчет о научно-исследовательской работе по теме 00.00.1.041/1. «Исследование прочности измененной конструкции кузова вагона модели 61-4170 при статическом приложении нагрузок», ТИВ, Тверь 2000 г. 102 с.

130. Отчет о научно-исследовательской работе по теме 97.98.1.018 «Проверочные прочностные испытания рамы тележки (4075.01.010СБ)» Тверь 1997 г., 35 стр.

131. Соколов, С.И. Исследования динамики и прочности пассажирских вагонов/ С.И. Соколов, В.В. Наварро и др. М.: Машиностроение, 1976 223 с.

132. Кудрявцев, И.В., Наумченков В.Н. Усталость сварных конструкций/ И.В. Кудрявцев, В.Н. Наумченков. М.: Машиностроение. 1976. 270 с.

133. Малинин, Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести/ Н.Н. Малинин. М: Машиностроение, 1968.-400 с.

134. ОСТ.24.940.01.-82 «Конструкции стальные сварные».

135. OCT 24.050.34 78 «Проектирование и изготовление сварных конструкций вагонов».

136. Мешков, Ю.Я., Пахаренко Г.А. Структура металла и хрупкость стальных изделий/ Ю.Я. Мешков, Г.А. Пахаренко. Киев: Наук. Думка, 1985. - 268 с.

137. Панасюк, В.В. Механика квазихрупкого разрушения материалов/ В.В. Панасюк. Киев, Наукова думка, 1991. - 409 с.