Расчет кузова на прочность. Техническая характеристика кузова и исходные данные для расчета вагона на прочность, страница 4

Координата центра тяжести элемента 2

Момент инерции элемента 2

Геометрические характеристики всего сечения простенка 1-2 будут иметь следующие значения (при имеем в виду, что сечение имеет ось симметрии z , поэтому положение центров тяжести отдельных элементов устанавливается по чертежу,    ).

Момент инерции сечения простенка 1-2

Площадь сечения простенка

F=2 =15,6

Площадь листа обшивки простенка

Момент сопротивления простенка

Геометрические характеристики остальных простенков будут иметь следующие значения:

Рисунок 4.6 - Сечение верхнего пояса кузова (а) и иго элементов (б)

 

Рисунок 4.7-Сечение нижнего пояса кузова (а) и его элементов (б)

Геометрические характеристики поясов

нижнего =186375

=151150

 нижнего приведенного

=336525 

Площади поперечного сечения

нижнего пояса  

верхнего пояса   

нижнего приведенного пояса

Моменты сопротивления  для элементов пояса имеют следующие значения:

конька крыши  

верхней обвязки  

нижнего гофра верхнего пояса 

верхнего гофра нижнего пояса   нижней обвязки  

гофра пола   (см.рис.4.6, 4.7).

Высота оконного проема C=0,875м. Модуль упругости материала металлоконструкции кузова Е=2,1 МПа, а модуль сдвига G= 8  МПа.

4.3.2 Составление  системы канонических уравнений

Внутренние усилия Х в стержнях основной системы (рисунок 4.3)  определяется из канонических уравнений метода сил

Величины грузовых членов уравнения определяем следующим образом (рассмотрим участок длиной )

Остальные грузовые члены имеют следующие значения

Система канонических уравнений после сокращения  принимает вид:

25,413

При решении системы канонических уравнений получаем значения «лишних неизвестных», указанных на основной системе

Знак «-» требует поменять направление действия данных сил.

4.3.3 Определение ординат суммарных эпюр

При построении суммарной эпюры изгибающих моментов  по поясам имеем в виду следующее. В сечениях 3-3 и 14-14 (в зонах опоры кузова на тележку) сосредоточенное действие реакции шкворневых балок передается только на нижний пояс кузова. Поэтому в этих сечениях  необходимо ординаты М_нш  увеличить  на величину б, а ординаты М_вш  - соответственно уменьшить. Определим следующим образом. По формуле (4.7) и (4.8)

вычисляем ординаты М_в2 , М_вш  и М¹_в2  , откладываем их в сечениях 2-2, 3-3 и 4-4 (рисунок 4.7), фиксируем вершины отложенных ординат (точки а, б, с), соединяем точки «а» и  «о» находим точку «д» и в масштабе определяем ординату отрезка «дб» который и является поправочной величиной б. Кроме того, при построении суммарной эпюры изгибающих моментов по поясам (рисунок 4.7а) необходимо производить «спрямление» ординат в зонах их примыкания к простенкам, чтобы устранить скачки ординат, обусловленные влиянием на одно и то же сечение внутренних усилий от двух смежных оконных проемов. За порядком спрямления эпюры проследим строя ее по двум оконным проемам 4 и 5 верхнего пояса (рисунок 4.7а). Вычислив по формуле (4.7) ординату эпюры М_В4  для сечения 5-5 с учетом внутренней силы Х₄ откладываем ординату (положительную - вверх, отрицательную - вниз). Затем аналогично вычисляем и откладываем ординату М¹_в4 для сечения 6-6 с учетом той же силы Х₄. Вершины отложенных ординат в сечениях 5-5 и 6-6 соединяем между собой, а затем проводим линии от кромок четвертого окна до пересечения линии эпюры и получаем точки А и. В. Аналогично производим построение эпюры по пятому оконному проему. Вычисляем и откладываем ординаты М_в5 и  М¹_в5 , проводим линии от кромок пятого окна и получаем точки С и Д.  Соединив точки В и С в зоне простенка 4-5, получаем спрямленную эпюру в сечении 6-6. Точно так же производим спрямление эпюры на всем протяжении длины обоих поясов. Суммарные эпюры Н_в, Н_д, М_i, _{I +1}  (рисунок 4.7б) отроим обычным порядком.

,                                                                       (4.7)

,                                                                       (4.8)

Величина изгибающего момента по верхнему поясу

,

,