Модернизация крытого вагона с целью улучшения его экономических показателей
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
евой стене вагона (закрепление)
Рисунок 33 ? Распределение эквивалентных напряжений по раме вагона и элементами обшивки
а) общий вид; б), в) участки с максимальными напряжениями
.2.4 Квазистатическая нагрузка (III режим, растяжение)
Рисунок 34 ? Кинематические и граничные условия модели
Рисунок 35 ? Распределение эквивалентных напряжений в вагоне
4.2.5 Выводы по III режиму
Максимальные напряжения возникают при динамическом нагружении кузова (удар-рывок) в зоне боковой стены и между шкворневой и концевой балкой пола модели. Величина расчетного напряжения даже в наибольшем значении не превышает допустимого значения.
Так же следует отметить, что нагрузки третьего расчетного режима не оказывают никакого воздействия на крышу вагона.
5. Выбор дальнейшего направления совершенствования конструкций
Из прочностного расчета видно, что от заданного сочетания нагрузок напряжений в крыше не возникает. Следовательно, необходимо произвести дополнительный расчет крыши на прочность.
Чтобы выявить эффективность создания стеклопластиковой крыши, осуществим расчет на прочность и устойчивость для стальной и стеклопластиковой крыши и сравним полученные результаты.
Предел прочности (для металлов предел текучести) для стеклопластика принимаем [?]т = 1700 МПа.
Модуль упругости принимают равным 5,51010 при растяжении, 4,11010 при изгибе и поперечном растяжении, коэффициент Пуассона принимают равным 0,39.
6. Расчет модернизированной крыши на прочность и устойчивость. Анализ результатов
Предел текучести для стали Ст3СП ГОСТ 16523-97 при толщине листов до 10 мм принимается: [?]т = 255 МПа
Для первого расчетного режима при действие двух сил по 1 кН каждая, приложенных на площадке 0,25х0,25 м и приложенных на расстоянии 0,5 м друг от друга в любой части крыши допускаемые напряжения принимаются согласно Нормам… как при квазистатических нагрузках
[?] = 0,95[?]т=242,25 МПа
Для третьего расчетного режима, для всех элементов крыши допускаемые напряжения принимаются равными 155 МПа.
В соответствии с Нормами…, для стали Ст3СП ГОСТ 16523-97 модуль упругости принимается равным 2,1105 МПа, коэффициент Пуассона принимается равным 0,3.
6.1 Расчетная схема и принятые допущения
В соответствии с рекомендациями Норм… расчет производится методом конечных элементов, с использованием известного расчетного пакета ANSYS, версия 13.0.
Для расчета используется стержневая конечно-элементная модель.
Для описания подкрепляющих и несущих элементов конструкции крыши были использованы треузловые конечные элементы типа BEAM189. Для описания обшивки крыши были использованы элементы типа SHELL181.
Конечно-элементная модель включает 3895 конечных элементов и 9884 узлов.
Конечно-элементная модель показана на рисунке 36.
Рисунок 36 ? Конечно элементная модель крыши
6.2 Расчет напряжений и оценка прочности
Согласно Нормам… крыша рассчитывается на прочности и устойчивость при действие двух сил по 1 кН каждая, приложенных на площадке 0,25х0,25 м на расстоянии 0,5 м друг от друга в любой части крыши и дополнительно рассчитывается при третьем режиме (как наиболее опасном).
При расчете по третьему расчетному режиму принимается следующее сочетание нагрузок действующих на крышу:
? сила тяжести крыши;
? вертикальная динамическая сила, определяется умножением силы тяжести крыши на коэффициент вертикальной динамики, для кузова вагона.
Схема приложения нагрузок к крыше показана на рисунке 37.
Рисунок 37 - Схема приложения нагрузок при первом режиме
Рисунок 38 - Схема приложения нагрузок при третьем режиме
В результате расчета были получены напряженные состояния крыши от действия рассматриваемых сил.
Распределение эквивалентных напряжений по Мизесу показано на рисунках 39-40.
а)
б)
в)
г)
д)
е)
Рисунок 39 ? Распределение эквивалентных напряжений при первом режиме а), б), в) для металлической крыши; г), д), е) для стеклопластиковой крыши
Рисунок 40 ? Распределение эквивалентных напряжений при третьем режиме а), б) для металлической крыши; в), г) для стеклопластиковой крыши
Максимальные эквивалентные напряжения в крыши при действии двух сил по 1 кН каждая, приложенных на площадке 0,25х0,25 м на расстоянии 0,5 м не превышает допускаемые напряжения. Максимальные эквивалентные напряжения в крыши для третьего режима не превышают допускаемого напряжения. Также в каркасе крыши, выполненном из стали, так же возникают напряжения, в некоторых режимах они максимальные в конструкции, но они так же в пределах допустимого.
Для дальнейшего расчета устойчивости используются напряжения элементов крыши, рассчитываемые в автоматическом режиме в программном комплексе ANSYS версия 13.0.
6.3 Расчет устойчивости
Проверка устойчивости конструкций производится путем сравнения расчетного коэффициента запаса устойчивости n с допускаемым [n]:
,(18)
где ? критическое напряжение сжатия, при котором конструкция теряет устойчивость;
? напряжения сжатия элемента, рассчитываемые в автоматическом режиме в программном комплексе ANSYS версия 13.0.
Программный комплекс ANSYS версия 13.0 в автоматическом режиме сравнивает критические напряжения с ?/p>