Расчетная схема вагона и принятые допущения

Расчет производился методом конечных элементов с использованием расчетного пакета "Ansys" версия 13.0. Для расчета использовалась балочная конечно-элементная модель кузова крытого вагона. Расчетная модель включает 59420 элементов и 66220 узлов.

Для описания каркаса использовались стержневые конечные элементы типа ВЕАМ189, для описания обшивки - пластинчатые конечные элементы типа SHELL181.

Вид конечно-элементной модели кузова крытого вагона показан на рисунке 11.

В качестве кинематических граничных условий были приняты:

- ограничение вертикальных и поперечных перемещений в шкворневых узлах рамы, ограничение вращения вокруг продольной оси;

- ограничение продольных перемещений в плоскостях заднего и переднего упоров.

Расчет конструкции на прочность, анализ результатов

Расчет прочности при I режиме

4.1.1 Динамическая нагрузка (I режим удар)

Рисунок 12 ? Кинематические и граничные условия

Рисунок 13 ? Распределение эквивалентных напряжений в вагоне

а)

б)

Рисунок 14 - Распределение эквивалентных напряжений в боковой стене а) общий вид; б) участок с максимальными напряжениями

Рисунок 15 ? Распределение эквивалентных напряжений в торцевой стене вагона (закрепление)

4.1.2 Квазистатическая нагрузка (I режим сжатие)

Рисунок 16 ? Кинематические и граничные условия модели

Рисунок 17 ? Распределение эквивалентных напряжений в вагоне

4.1.3 Динамическая нагрузка (I режим рывок)

Рисунок 18 ? Кинематические и граничные условия модели

Рисунок 19 ? Распределение эквивалентных напряжений в торцевой стене (закрепление)

а)

б)

Рисунок 20 ? Распределение эквивалентных напряжений в боковой стене а) общий вид; б) участок с максимальными напряжениями

4.1.4 Квазистатическая нагрузка (I режим растяжение)

Рисунок 21 ? Кинематические и граничные условия

Рисунок 22 ? Распределение эквивалентных напряжений в вагоне

4.1.5 Выводы по I режиму

Максимальные напряжения возникают при динамическом силовом нагружении (удар-рывок) в зоне торцевой стены. Однако на практике данных напряжений не возникает, так как:

1) металл обшивки начинает работать на растяжение;

2) нагружается каркас конструкции.

В остальных узлах вагона рассчитанные напряжения не превышают допускаемого в 350 МПа.

Кроме того, из расчета видно, что напряжения в крыше от нагрузок расчетного режима - не возникают.

Расчет прочности при III режиме

4.2.1 Динамическая нагрузка (III режим, удар)

Рисунок 25 ? Распределение эквивалентных напряжений в боковой стене а) общий вид; б), в) участки с максимальными напряжениями

Рисунок 26 - Распределение эквивалентных напряжений в торцевой стене вагона (закрепления)

4.2.2 Квазистатическая нагрузка (III режим, сжатие)

Рисунок 27 ? Кинематические и граничные условия модели

Рисунок 28 ? Распределение эквивалентных напряжений в вагоне

4.2.3 Динамическая нагрузка (III режим, рывок)

Рисунок 31 ? Распределение эквивалентных напряжений в боковой стене а) общий вид; б), в) участки с максимальными напряжениями

Рисунок 32 ? Распределение эквивалентных напряжений в торцевой стене вагона (закрепление)

Рисунок 33 ? Распределение эквивалентных напряжений по раме вагона и элементами обшивки

а) общий вид; б), в) участки с максимальными напряжениями

4.2.4 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.