кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
доктор технических наук;
doctor of technical sciences;
доктор технических наук;
doctor of technical sciences;
Проведен анализа отечественного и мирового опыта повышения жесткости несущих конструкций кузовов транспортных средств в виде подкрепленной оболочки с вырезом. На основе проведенного анализа в качестве перспективных приняты подходы, связанные с усилением рамы вагона дополнительными продольными элементами и несущими перегородками. Рассмотрены варианты установки одной, двух, а также вариант с двумя перегородками, связанными между собой продольными элементами. В качестве критерия выбора рационального конструктивного исполнения, повышения жесткости несущей конструкции кузова приняты первая частота изгибных колебаний кузова, максимальные напряжения, действующие в зоне усиления конструкции, а также величина увеличения массы, связанная с введением усилений. Объектом исследования принята несущая конструкция кузова спального пассажирского вагона модели 61-4517 производства ОАО «Тверской вагоностроительный завод». Проанализировав несущую конструкцию кузова вагона, предложены четыре варианта усиления несущей системы. Для каждого из них рассмотрены от четырех до десяти конструктивных исполнений, отличавшихся выбором различных профилей их формирования. Анализ эффективности в рамках принятых критериев выполнялся методами компьютерного моделирования с использованием современных промышленных программных комплексов, реализующих метод конечных элементов. Разработана детализированная пространственная пластинчатая конечноэлементная модель кузова. В качестве отдельных конечных элементов включено тяжеловесное оборудование, а также конструкции интерьера пассажирского салона. Верификация результатов, получаемых с использованием разработанной модели, выполнена данными стендовых натурных испытаний кузова пассажирского вагона. Для каждого варианта и конструктивного исполнения получены значения первой собственной частоты изгибных колебаний кузова, величины максимальных напряжений, возникающих в конструкции при действии нормативных усилий, а также величина увеличения массы несущей конструкции. Анализ полученных вариантов позволил определить рациональный вариант и его конструктивное исполнение, обеспечивающее повышение жесткости несущей конструкции кузова, снижение действующих напряжений при минимальном увеличении массы металлоконструкции.
Domestic and international experience in increasing the bearing structure rigidity of vehicle bodies in the form of a reinforced shell with a cut-out is analyzed. Based on the analysis, approaches related to the reinforcement of the car underframe with additional longitudinal elements and bearing partitions are considered as promising. Options for installing one as well as with two partitions connected by longitudinal elements are considered. The first frequency of the body bending vibrations, the maximum stresses acting in the reinforced part of the structure, as well as the amount of mass gain associated with reinforcements are accepted as the criteria for choosing a rational design to increase the rigidity of the body bearing structure. The study object is the bearing structure of the sleeping passenger car body, 61-4517 model, produced by Tver Car Building Plant. Having analyzed the bearing structure of the car body, four variants of reinforcing the bearing system are proposed. For each of them, from four to ten structural designs are considered, differing in the type of profiles for their formation. The efficiency analysis within the accepted criteria is carried out by computer simulations using modern industrial software systems based on the finite element method. A detailed spatial and plate body model based on finite element is developed. Heavy equipment is included as some finite elements, as well as interior designs of the passenger car. The results obtained using the developed model are verified by the data of bench full-scale tests of the passenger car body. For each variant and design, the values of the first natural frequency of the body bending vibrations, maximum stresses arising in the structure under the action of regulatory forces, as well as the value of the mass gain of the bearing structure are obtained. The analysis of the obtained variants made it possible to find out the rational variant and its design, which provides an increase in the rigidity of the body bearing structure, a reduction in operating stresses with a minimal increase in the mass of the metal structure.