Расчет кузова крытого вагона на прочность. Методика расчета. Подготовка исходных данных. Схема распределения активного давления по стенам кузова крытого вагона, страница 5

                                      (4.3)

где Ixi, Iyi – соответственно моменты инерции i – тых элементов относительных центральных осей Х и Y;

Момент инерции при кручении

- замкнутых коробчатых сечений

                                             (4.4)

где    h- высота сечения, см;

h₀ - высота сечения между серединами горизонтальных полок, см;

b -  ширина сечения, см;

b0 - ширина сечения между серединами вертикальных стенок, см;

δC, δn - соответственно толщины вертикальных стенок и горизонтальных полок сечения, см.

- открытых профилей

(4.5) где    α - коэффициент, учитывающий форму профиля (α= 1 - для уголка;α = 1,12 - для швеллера и α= 1,2 - для двутавра);                                                      bi - длина i- того элемента сечения;                                                                                         δi— толщина i - того элемента сечения.

Координаты точек X_h Y_h X₂, Y₂, X₃, Y₃, X₄, Y₄задаются такими, при которых напряжения в сечении оказываются максимальными или являются характерными для оценки напряженного состояния конструкции.

Для пластин, работающих на изгиб задаётся номер сечения, который кодируется номером ноль. В этом случае цилиндрические жесткости вычисляются по параметрам материала и толщине пластины (в см).

Величины геометрических характеристик стержневых конечных элементов, найдены по зависимостям (4.2).. .(4.5), приведены в таблице 4.1.

4.3 Анализ результатов расчета

Расчет кузова на эксплуатационные нагрузки по I режиму нагружения показал, что несущая способность его после замены типовой крыши на модернизированную полностью обеспечивается. Величины напряжений в элементах рамы, каркаса кузова и обшивки не превышают допускаемых (приложение Б). Для удобства чтения информации о напряженном состоянии кузова сделана выборка из распечатки (приложение Б) максимальных эквивалентных напряжений по кузову в целом (таблица 4.2), по стержневым конечным элементам (таблица 4.3) и обшивке крыши (таблица 4.4.

Анализ таблицы 4.2 показывает, что наиболее напряженными элементами кузова является рама и в частности, ее раскос, хребтовая и шкворневая балки, а также участок стыковки боковой балки с раскосом. Так, в стыковке раскоса рамы с концевой и хребтовой балками напряжения достигают 0,94 [а] ([а] = = 274,5 МПа) и составляют 258 МПа, а в стыковке боковой балки с этим же раскосом напряжения находятся на уровне 0,7 [а] (193 МПа).

В несущих элементах рамы (хребтовой и шкворневой) напряжения достигают 0,73 [а] (201 МПа) и 0,82 [σ] (225 МПа). На остальных участках рамы (концевая балка, балки поддерживающие пол, боковая балка) напряжения не превышают 0,54 [σ] 150 МПа.

В каркасе кузова (таблица 4.3) наибольшие напряжения возникают в дверных стойках боковой стены, которые достигают 0,178 [а] (48,9 МПа). В остальных элементах они значительно ниже. В верхней обвязке боковой стены напряжения находятся на уровне 13,6 МПа, а в верхней обвязке торцевой стены-3,8 МПа.

Напряжения в обшивке стен кузова в основе своей не превышают 67 МПа и только на участке соединения торцевой стены с хребтовой балкой они достигают 112 МПа (0,4 [а])

В модернизированной крыше напряжения значительно ниже допускаемых. Максимальные напряжения в дугах возникают в стыковке с верхней обвязкой боковой стены и составляют 53,4 МПа (таблица 1.3, КЭ140).

В обшивке крыши напряжения находятся на уровне 10 МПа и максимального значения достигают в скатах (17,9 МПа). В средних листах отливки напряжения не превышают 9,1 МПа.