автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Разработка методики оптимизации кузовов вагонов с учетом ограничений по устойчивости несущих элементов

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1.1. Обзор опубликованных работ по оптимизации кузовов вагонов

1.2. Обзор существующих направлений анализа устойчивости несущих элементов кузовов вагонов.

1.3. Задачи исследований и принятые ограничения.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОПТИМИЗАЦИИ КУЗОВОВ ВАГОНОВ С УЧЕТОМ УСТОЙЧИВОСТИ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ.

2.1. Методика оптимизации с учетом прочности и устойчивости.

2.2. Анализ форм потери устойчивости обшивки кузовов вагонов.

2.3. Анализ устойчивости гофрированной обшивки кузова вагона с учетом начальной технологической изогнутости.

2.4. Математическая модель кузова вагона для анализа устойчивости и прочности несущих элементов.

2.4.1. Моделирование обшивки с учетом начальных несовершенств.

2.4.2. Моделирование стержней, ориентированных в пространстве произвольным образом.

2.5. Алгоритм оптимизации параметров несущих элементов с учетом прочности и устойчивости.

3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ КУЗОВОВ

ВАГОНОВ С УЧЕТОМ ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ

3.1. Программа оптимизации с учетом устойчивости несущих элементов.

3.2. Описание общего программного комплекса оптимизации с учетом устойчивости и прочности.

3.3. Процедура использования программного комплекса в процессе оптимального проектирования.

4. ПРОВЕРКА РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

4.1. Проверка разработанной математической модели кузова вагона (сопоставление с результатами натурного эксперимента).

4.2. Проверка алгоритма оптимизации с учетом устойчивости и программного комплекса на тестовых примерах.

4.3. Анализ результатов и выводы.

5. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КУЗОВА РЕФРИЖЕРАТОРНОГО ВАГОНА

5.1. Описание объекта.

5.2. Результаты оптимизации.

5.3. Анализ результатов, выводы и рекомендации.

5.4. Экономический эффект от оптимизации.

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ФАКТОРОВ НА РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИМИЗАЦИИ КУЗОВА ВАГОНА.

6.1. Анализ влияния величины начальной технологической изогнутости обшивки

В условиях рыночных механизмов хозяйствования перед отечественным вагоностроением ставится задача создания высокоэффективной и конкурентоспособной продукции, отвечающей мировому уровню развития подвижного состава железных дорог.

В связи с этим для вагоностроения, являющегося крупным потребителем металла, вопрос о снижении металлоемкости своей продукции является актуальным. Поскольку доля металла, приходящаяся на кузова современных вагонов, значительна, то и вопрос о рациональном распределении металла по элементам конструкции, решаемый на стадии проектирования, приобретает первоочередное значение.

Выбор наилучшего варианта несущей конструкции кузова вагона, обладающего минимумом металлоемкости, должен производится с использованием современных достижений науки и техники. Возможности современных электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и развитие теории оптимального проектирования конструкций (ОПК) наметили тенденцию для перевода процесса проектирования на качественно более высокий уровень.

Практическая реализация теории ОПК с учетом специфики несущих систем кузовов вагонов требует специальной модификации существующих методов и процедур оптимизации.

Рациональное распределение металла в конструкции предполагает равнозначную работу всех его несущих элементов, приводящее, например, к равнопрочным и равноустойчивым конструкциям. Следовательно, это требует обоснованных подходов к моделированию напряженно-деформированного состояния несущих систем кузовов вагонов.

В современных кузовах вагонов тонкая подкрепленная обшивка является основным несущим элементом. В связи с этим оптимизация с учетом не только прочности, но и устойчивости актуальна, поскольку резерв снижения массы несущей конструкции содержится также в подкрепленной обшивке, которая должна удовлетворять требованиям устойчивости.

Целью настоящей работы является разработка методики, алгоритмов и . программ оптимизации с учетом прочности и устойчивости применительно к несущим системам кузовов вагонов.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка использованных источников.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ, ВЫВОДЫ И

РЕКОМЕНДАЦИИ

В настоящей диссертационной работе на основе проведенных исследований и выполненных разработок получены результаты:

1) Разработан алгоритм структурно-параметрической оптимизации кузовов вагонов по критерию минимума металлоемкости с учетом прочности и устойчивости несущих элементов, включающий оптимизацию несущей обшивки.

2) Разработаны алгоритмы уточненной оценки устойчивости несущих элементов кузовов вагонов: алгоритмы оценки местной и общей устойчивости несущей обшивки и ее элементов в Эйлеровой постановке задачи; алгоритм оценки местной устойчивости несущей обшивки с учетом ее технологической изогнутости.

3) Разработан программный комплекс для реализации алгоритма оптимизации.

4) Выполнена проверка достоверности разработанных алгоритма и программного комплекса оптимизации путем численных экспериментов.

5) Разработаны рекомендации по формированию расчетных моделей МКЭ кузовов вагонов для проведения оптимизационных расчетов с учетом прочности и устойчивости несущих элементов.

6) Разработана расчетная схема МКЭ кузова грузового рефрижераторного вагона, удобная для проведения оптимизации, и выполнена ее проверка путем сопоставления с результатами натурного эксперимента. Результаты сопоставления показали применимость разработанной схемы для оценки общего НДС кузова в процессе оптимизации.

7) Разработана общая методика оптимального проектирования несущих конструкций кузовов вагонов с учетом прочности и устойчивости.

8) Определены оптимальные параметры несущих элементов кузова грузового рефрижераторного вагона по разработанной программе (алго

141 ритму) оптимизации, позволяющие снизить массу металла несущей конструкции кузова на 515,6 кг при удовлетворении ограничениям по прочности и устойчивости в соответствии с требованиями "Норм .".

9) Выполнена экономическая оценка результатов оптимизации, свидетельствующая об эффективности разработанной методики оптимального проектирования кузовов вагонов с учетом прочности и устойчивости. Экономический эффект от оптимизации при годовой программе выпуска 200 вагонов (с оптимизированными параметрами несущих элементов) составляет 505 200 руб.

10) Выполнен анализ влияния на результаты оптимизации кузова грузового рефрижераторного вагона величины начальной технологической изогнутости обшивки. Анализ показал, что величина начальной технологической изогнутости обшивки практически не влияет на результаты оптимизации.

Разработанная в настоящей работе методика оптимального проектирования кузовов вагонов позволяет наиболее рационально распределить металл в несущей конструкции при выполнении требований по прочности и устойчивости несущих элементов, устанавливаемых "Нормами .".

1. Алфутов Н.А. Основы расчета на устойчивость упругих систем. М.: Машиностроение, 1978. - 312 с.

2. Амбарцумян С.А. Общая теория анизотропных оболочек. М.: Наука, 1974.-446 с.

3. Амиро И.Я., Заруцкий В.А. Теория ребристых оболочек. Киев: Наукова думка, 1980.-368 с.

4. Арбузов В.Н. Расчет стенок балок по предельному состоянию // Вопросы прочности и устойчивости элементов тонкостенных конструкций: Сб. статей. -М.: Оборонгиз, 1963. С. 128 - 146.

5. Атрощенко В.А., Кобищанов В.В., Ольшевский А.А., Сорокина С.В. Анализ расчетных схем МКЭ для кузова крытого грузового вагона // Динамика, прочность и надежность транспортных машин. -Брянск: БИТМ, 1986. -С. 48 55.

6. Баничук Н.В. Оптимизация форм упругих тел. М.: Наука, 1980. - 256 с.

7. Бате К., Вилсон Р. Численные методы анализа и метод конечных элементов: Пер. с англ. М.: Стройиздат, 1982. - 447 с.

8. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976. - 608 с.

9. Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин: Справочник / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.

10. Биргер И.А. Стержни, пластинки, оболочки. М.: Наука, 1992. - 392 с.

11. И. Болотин В.В. Динамическая устойчивость упругих систем. М., 1956. -256 с.

12. Будянский Б., Хатчинсон Дж. Выпучивание: Достижение и проблемы // Механика деформируемых твердых тел: Направления развития: Сб. статей. -М.: Мир, 1983.-С. 121-160.

13. Булычев М.А. Методика оптимизации несущей системы кузова вагона с учетом ограничений по прочности и сопротивлению усталости: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Брянск, 1999. - 27 с.

14. Вагоны / Под ред. JI.A. Шадура. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1980.-440 с.

15. Валеха А.С., Иванов И.А., Булак Н.В., Самородов А.А. Экспериментальное исследование модели гофрированной боковой стены рефрижераторного вагона на продольное сжатие // Вопросы строительной механики кузовов вагонов. Тула: ТПИ, 1977. - С. 130 - 135.

16. Василевский В.В. Оценка устойчивости продольных элементов кузова вагона в рамках стержневой модели / Тр. ВНИИВ. М., 1978. - Вып. 35. -С. 60-73.

17. Вершинский С.В. и др. Расчет вагонов на прочность. М.: Транспорт, 1960.-360 с.

18. Вершинский С.В. и др. Расчет вагонов на прочность. 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1971. - 432 с.

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

20. Винокуров В.А., Григорьянц А.Г. Теория сварочных деформаций и напряжений. М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

21. Винокуров С.Г. Влияние начальных неправильностей на изгиб пологой панели // Исследования по теории пластин и оболочек, 1967. Вып. 5. С. 327-329.

22. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1967. - 984 с.

23. Вольмир А.С. Устойчивость упругих систем. М.: Наука, 1963. - 880 с.

24. Горбачев К.П. Метод конечных элементов в расчетах прочности. JL: Судостроение, 1985. - 156 с.

25. Гулаков В.К., Филюков Ю.Л., Степанов А.Е. Алгоритм и программа оптимизации параметров и формы поперечного сечения стержневых элементовкузовов вагонов // Вопросы строительной механики кузовов вагонов. -Брянск: БИТМ, 1983. С. 43 - 50.

26. Донелл Л.Г. Балки, пластины и оболочки: Пер. с англ. / Под ред. Э.И. Гри-голюка. М.: Наука, 1982. - 568 с.

27. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация / Пер. с англ. Б.И. Квасова; Под ред. Н.С. Бахвалова. М.: Мир, 1986. - 318 с.

28. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. -541 с.

29. Ильин В.П. и др. Численные методы решения задач строительной механики: Справ, пособие / В.П. Ильин, В.В. Карпов, A.M. Масленников; Под общ. ред. В.П. Ильина, Мн.: Выш. шк., 1990. - 349 с.

30. Кобищанов В.В. Расчет кузовов вагонов на прочность: Учеб. пособие. -Брянск: БИТМ, 1987.-80 с.

31. Кобищанов В.В., Лозбинев В.П. Строительная механика кузовов вагонов и основы теории упругости. Тула: ТПИ, 1981. - 100 с.

32. Конов А.В., Лозбинев В.П. Методика оптимизации несущих элементов кузовов вагонов с учетом прочности и устойчивости // Механика вагонов: Межвуз. сб. науч. тр. Брянск: БГТУ, 1998. - С. 28 - 35.

33. Кохан Н.А. Расчет панелей крыш вагонов на устойчивость с учетом начальной погиби методом конечных элементов: Дис. . канд. техн. наук: 05.22.07. Омск, 1990. - 134 с.

34. Кржимовский В.Е., Скрипкин В.В., Филюнин Г.И. Рефрижераторные секции отечественной постройки. М.: Транспорт, 1983. - 224 с.

35. Кузнецов А.Ю. Оптимизация по частям кузова крытого грузового вагона из условия минимума массы его элементов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Брянск, 1988. - 25 с.

36. Кузьменко Н. И. Уточненный анализ напряженного состояния кузова грузового вагона открытого типа при действии сил распора сыпучим грузом: Дис. . канд. техн. наук. Брянск, 1979. -133 с.

37. Кульбовский Я.И. Разработка методики определения рациональных параметров несущих элементов кузовов локомотивов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Москва, 1992. - 23 с.

38. Лозбинев В.П. Исследование напряженного состояния и разработка методики оптимального проектирования ортогонально подкрепленных тонкостенных пространственных систем кузовов грузовых вагонов: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Москва, 1982. - 50 с.

39. Лозбинев В.П. Методика проектирования оптимальных несущих систем вагонов // Механика вагонов: Межвуз. сб. науч. тр. Брянск, 1998. - С. 6 -14.

40. Лозбинев В.П. Особенности анализа устойчивости несущей обшивки кузова транспортных машин. Брянск: ЦНТИ, 1993. - № 386-93 ИЛ. - 2 с.

41. Лозбинев В.П. Проектирование и оптимизация несущих систем кузовов вагонов: Учеб. пособие. Брянск: БГТУ, 1997. - 88с.

42. Лозбинев В.П., Лозбинев Ф.Ю. Методика оптимизации структурной схемы несущих конструкций транспортных машин. Брянск: ЦНТИ, 1994. -jsfo 448 - 94 ИЛ. - 2 с.

43. Лозбинев В.П., Лозбинев Ф.Ю. Разработка методики оптимального проектирования кузовов вагонов // Повышение качества транспортных и дорожных машин: Сб. науч. тр. Брянск: БИТМ, 1994. - С. 55 - 61.

44. Лозбинев В.П., Лозбинев Ф.Ю., Милакова А.А. Развитие оптимального проектирования несущих систем вагонов // Динамика, прочность и надежность транспортных машин: Межвуз. сб. науч. тр. Брянск: БГТУ, 1999. -С. 69- 74.

45. Лозбинев Ф.Ю., Лозбинев В.П. Автоматизированная система проектирования оптимальных параметров несущих конструкций кузовов вагонов. М.: ГосФАП РФ, 1998. -Per. № 50980000001. - 25 с.

46. Лозбинев Ф.Ю. Методика оптимизации гофрированной обшивки несущих конструкций транспортных экипажей. Брянск: ЦНТИ, 1997. -№ 86 -97 ИЛ. - 4 с.

47. Лозбинев Ф.Ю. Оптимизация несущих конструкций кузовов вагонов. -Брянск: ЦНТИ, 1997. 135 с.

48. Лозбинев Ф.Ю. Оптимизация несущих элементов кузовов вагонов // Механика вагонов: Межвуз. сб. науч. тр. Брянск: БГТУ, 1998. - С. 15-27.

49. Лозбинев Ф.Ю. Совершенствование методики оптимального проектирования несущей конструкции кузова вагона: Дис. . канд. техн. наук. -Брянск, 1989.- 149 с.

50. Ломброзо Ю.М. Исследование устойчивости крыш цельнометаллических вагонов: Дис. . канд. техн. наук. Омск, 1965. - 181 с.

51. Ломброзо Ю.М., Кохан Н.А. Определение предельного значения начальной погиби, обеспечивающей работоспособность сжато-изогнутого стержня, и оценка его устойчивости // Вопросы строительной механики кузовов вагонов. Брянск: БИТМ, 1983. - С. 145 - 152.

52. Ломброзо Ю.М., Петер В.Э., Демиденко В.Я. Применение метода конечных элементов для оценки устойчивости кузовов цельнометаллических вагонов / Науч. тр. Ом. ин-та инж. ж.-д. трансп., 1975. Т. 171. С. 86 - 92.

53. Лукашук B.C. Исследование деформаций гофрированной обшивки кузовов вагонов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Брянск, 1978. -27 с.

54. Лукашук B.C. Исследование деформаций гофрированной обшивки кузовов вагонов: Дис. . канд. техн. наук. Брянск, 1978. -143 с.

55. Лукашук B.C. и др. Устойчивость стержневых элементов кузовов вагонов с начальной погибью при осевом сжатии // Механика вагонов: Межвуз. сб. науч. тр. Брянск, 1998. - С. 97 - 103.

56. Лукин В.В. Исследование зависимости тары от конструктивных параметров вагонов // Вопросы строительной механики кузовов вагонов. Тула: ТПИ, 1977.-С. 109- 129.

57. Малков В.П., Угодников А.Г. Оптимизация упругих систем. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981. - 288 с.

58. Милакова А.А. Учет начальной погиби в несущих конструкциях кузовов вагонов с гофрированной обшивкой при расчетах с использованием МКЭ. Брянск: ЦНТИ, 2000. -№ 08-111-00 ИЛ. - 4 с.

59. Маневич А.И. Оптимизация сжатой продольно подкрепленной цилиндрической оболочки на основе линейной и нелинейной теорий устойчивости // Строительная механика и расчет сооружений, 1990. № 3. — С. 57-62.

60. Маневич А.И. Устойчивость и оптимальное проектирование подкрепленных оболочек. Киев - Донецк: Вища школа, 1979. - 152 с.

61. Мысютин А.П. О выборе оптимальных (по критерию максимального использования допускаемых напряжений) параметров сечений стержневых элементов // Вопросы строительной механики кузовов вагонов. Брянск: БИТМ, 1983.-С. 65 - 75.

62. Никольский Е.Н. Расчет кузовов вагонов по методу конечных элементов на основе применения нерегулярных расчетных схем, составленных из разнородных элементов // Вопросы строительной механики кузовов вагонов. -Тула: ТПИ, 1977. С. 4 - 18.

63. Никольский Е.Н. Расчет несущих конструкций вагона по методу конечных элементов: Учеб. пособие. Брянск: БИТМ, 1982. - 99 с.

64. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: ГОСНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. - 260 с.

65. Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: ВНИИВ-ВНИИЖТ, 1983.-260 с.

66. Ольшевский А.А., Попкова Н.В. Оценка влияния асимметрии конструкции и способа передачи вертикальных нагрузок на результаты расчета грузового вагона рефрижераторной секции // Динамика и прочность транспортных машин. Брянск: БГТУ, 1998.-С. 118- 123.

67. Оптимизация подкрепленных цилиндрических оболочек / В.А. Заруцкий, Ю.М. Почтман, В.В. Скалозуб. -К.: Выща шк., 1990. 138 с.

68. Оптимизация: модели, методы, решения: Сб. науч. тр. / Отв. ред. В.П. Булатов. Новосибирск: Наука, 1992. - 58 с.

69. Органов Ю.П. Исследование предварительно напряженных кузовов вагонов: Дис. . канд. техн. наук. Брянск, 1972. -142 с.

70. Отчет о статических испытаниях на прочность металлоконструкции кузова опытного грузового вагона пятивагонной рефрижераторной секции (РС-4), ПОБМЗ, 1978.

71. Пановко Я.Г. Механика деформируемого твердого тела: Современные концепции, ошибки и парадоксы. М.: Наука, 1985. - 288 с.

72. Пановко Я.Г., Гурбанова И.И. Устойчивость и колебания упругих систем: Современные концепции, парадоксы и ошибки. 4-е изд., переб. - М.: Наука, 1987.-352 с.

73. Подлитов Н.И. Метод оптимизации цельнонесущих однородных или комбинированных кузовов пассажирских вагонов, выполняемых из различных конструкционных материалов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Москва, 1970. - 20 с.

74. Попкова Н.В. Возможность повышения точности расчетной схемы МКЭ путем введения новых типов стержневых конечных элементов // Динамика,прочность и надежность транспортных машин. Брянск: БГТУ, 1998. -С. 119- 122.

75. Программный комплекс моделирования работы тонкостенных несущих конструкций с использованием многосеточного алгоритма раздельных и налагающихся местных деформаций / И.Н.Серпик, А.А.Голоян, Л.И.Евельсон М.: ГосФАПРФ, 1997. -Per. № 50970000011. - 9 с.

76. Раевский А.Н., Раевский Л.А. Оптимизация рамных каркасов из условия прочности и устойчивости. Пенза: Изд-во Гос архит.-строит, ин-та, 1996. - 131 с.

77. Разработка алгоритмов и программ расчета напряженного состояния кузова типа подкрепленной оболочки с вырезами и анализ устойчивости гофрированной обшивки кузова: Отчет / БИТМ; Рук. темы Е.Н. Никольский. -Брянск, 1977. 135 с.

78. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник / Под ред. В.И. Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989. -520 с.

79. Расчет на прочность кузова грузового вагона рефрижераторной секции (РС-5) модели 16-3000: ПО БМ31988. 220 с.

80. Рейтман М.И., Шапиро Г.С. Методы оптимального проектирования деформируемых тел (постановки и способы решения задач оптимизации параметров элементов конструкций). М.: Наука, 1976. - 258 с.

81. Реклейтис Г.В., Рейвиндран А., Рэгсдел К.М. Оптимизация в технике: В 2-х кн. Кн. 1. Пер. с англ. -М.: Мир, 1986. 352 с.

82. Сергеев Н.Д., Богатырев Л.И. Проблемы оптимального проектирования конструкций. Л., 1971. - 136 с.

83. Серпик И.Н. Исследование общей устойчивости боковой стены кузова рефрижераторного вагона типа «сэндвич» методом конечных элементов // Вопросы строительной механики кузовов вагонов. Тула: ТПИ, 1977. -С. 19-27.

84. Сорокина С.В. Автоматизация определения оптимальных параметров сечений элементов конструкций кузовов вагонов на основе метода конечных элементов // Вопросы строительной механики кузовов вагонов. Брянск: БИТМ, 1983.-С. 51-65.

85. Сорокина С.В. Элементы автоматизации проектирования несущих конструкций кузовов вагонов с оптимизацией стержневых элементов (на примере крытого грузового вагона): Автореф. дис. . канд. техн. наук. Брянск, 1984.-23 с.

86. Справочник по строительной механике корабля: В трех томах. Т. 3. Динамика и устойчивость корпусных конструкций / Бойцов Г.В., Палий О.М., Постнов В.А., Чувиковский B.C. Л.: Судостроение, 1982. - 320 с.

87. Суслов В.П. и др. Строительная механика корабля и основы теории упругости. Л.: Судостроение, 1972. - 720 с.

88. Тимашев С.А. Устойчивость подкрепленных оболочек. М.: Стройиздат, 1974.-256 с.

89. Тришевский И.С., Гринь И.С., Ена В.А., Козлова И.М., Федин Б.В. Стандартизация и качество гнутых профилей проката. М.: Изд.-во стандартов, 1982.-56 с.

90. Царапкин В.А. Некоторые вопросы оптимального проектирования каркасов рам и кузовов подвижного состава: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Днепропетровск, 1979. -21 с.

91. Шапошников Н.Н. К расчету пластинок на устойчивость по методу конечного элемента / Тр. МИИТ. М.: Транспорт, 1968. - Вып. 311.

92. Шафринский Л.Г. Остаточные напряжения и деформации в сварных конструкциях: Учеб. пособие. Тула: ТПИ, 1977. - 83 с.151

93. Ягодин С.К., Саутенков В.А. Изотермический подвижной состав. М.: Транспорт, 1986. - 182 с.

94. Яковлев И.Н., Шаповаленко М.М. Изотермический подвижной состав. -М.: Транспорт, 1972. 240 с.

95. Archetti F., Szego G.P., Global Optimization, Algorithms Nonlinear Optimization: Theoty and Algorithms (L.C.W. Dixon, E. Spedicato, G.P. Szego, Eds.), Birlchausor, Boston, 1980.

96. Avriel M., Nonlinear Programming. Analysis and Methods, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1976. 322 p.

97. Bazarra M.S., Shetty C.M., Nonlinear Programming: Theory and Algorithms, Wiley, N.Y., 1979.

98. Box M.J., Davies D., Swann W.H., Nonlinear Optimization Techniques, ISI Monograph 5, Oliver and Boyd, Edinburgh, 1969.

99. Himmelblau D.M.: Applied Nonlinear Programming, McGraw-Hill, N.Y., 1972. -190 p.

100. Mangasarian O.L., Nonlinear Programming, McGraw-Hill, N.Y., 1969.

101. Topology optimization of trusses subject to displacement, stress, local and system buckling constraints / Ming Zhou // 19th Int. Congr. Theor. and Appl. Mech., Kyoto, Aug. 25-31, 1996: Absrt. Kyoto, 1996. - P. 526.

102. Zoutendijk G., Methods of Feasible Directions, Elsevier, Amsterdam, 1960.

103. Результаты структурной оптимизации несущей конструкции кузова грузового вагона пяти-вагонной рефрижераторной секции РС-5

104. Приведенные ниже результаты получены по разработанной в настоящей работе методике и отражают следующую последовательность действий.

105. Подбор профиля регулярных дуг крыши из условия прочности (2.1) при следующих значениях параметров, входящих в формулу для определения Wmin д : В = 3,0 м; а. = 264 Н/мм2 (материал сталь 09Г2Д ГОСТ 19282-81).

106. В результате получен следующий профиль дуги гнутый уголок 60x40x3 мм по ГОСТ 19772-74, для которого момент сопротивления сечения W (см. рис. 1) составляет 4,0 см , что удовлетворяет требуемому условию

107. Уголок 60x40x3 --""ГОСТ 19772-74

108. Рис. 1. Сечение дуги крыши с прилегающими участками обшивки

109. Решение задачи о минимуме объема металла среднего участка крыши при следующих значениях параметров, входящих в формулу (2.10): 5 = 1,5 мм;

110. F; =2,91 см2; Е = 2,М05 Н/мм2; а. = 298 Н/мм2 (материал сталь 10ХНДП ГОСТ 19282-81); [пу] = 1,1.

111. В результате получен следующий оптимальный радиус гофра: R°pt = 45 мм.2.1). Здесь Wmin„ =4,0 см3.

112. В целях образования шпангоутных рамок шаг размещения регулярных стоек боковой стены принят равный шагу размещения дуг крыши.

113. Для обшивки боковой стены приняты следующие параметры:на участке обшивки выше уровня 2/3 высоты стены: Rr = 37 мм, hr = 140 мм;на участке обшивки ниже уровня 2/3 высоты стены: Rr =37 мм, hr =160 мм (hr определен по формуле (2.8)).

114. На рис. 2 показаны фрагменты сечений обшивки кузова, отражающие вышеприведенные результаты.выше уровня 2/3 высоты стены; б боковой стены ниже уровня 2/3 высоты стены

115. Подбор профилей регулярных дуг крыши и стоек боковой стены из условий обеспечения общей устойчивости обшивки кузова.

116. Исходный профиль стоек проверим на удовлетворение условию (2.17) при следующих значениях параметров, входящих в формулу (2.18): 5 = 0,2 см; а = 112 см; Ь = 300 см; hr=16,0cm; Jr =7,75 см4; Ff=3,92cm2; р = 1,0; у = 1,0.

117. Рис. 3. Сечение стойки с прилегающими участками обшивки

118. В результате получено, что исходный профиль дуг гнутый уголок 60x40x3 мм по ГОСТ 19772-74, не удовлетворяет условию (2.15).

119. Рис. 4. Сечение дуги с прилегающими участками обшивки