ОСОБЕННОСТИ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ КУЗОВА ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА
С ДВУХСЛОЙНОЙ ОБШИВКОЙ
SUBSTANTIATION OF BLOCK DIAGRAM AND PARAMETERS
OF BEARING DESIGN OF A FRAME OF LONG-BASE CAR-PLATFORM FOR TRANSPORTATION OF LORRY CONVOYS AND CONTAINERS
- инженер-программист, - старший преподаватель
Брянский государственный технический университет
Для оценки динамического напряженно-деформированного состояния сварной несущей конструкции кузова вагона разработана детализированная упруго-диссипативная пластинчатая конечно-элементная модель. Все элементы несущей конструкции кузова, включая подкрепляющий набор (за исключением гофрированного участка пола), моделировались 80146-ю четырехузловыми изотропными пластинчатыми элементами размером 50×50 мм. Гофрированная обшивка пола моделировалась 2428-ю четырехузловыми ортотропными пластинчатыми элементами.
Моделирование двухслойной обшивки боковых стен проводилось с использованием оригинальной методики, отдельно моделировалась гладкая наружная обшивка (поз. 1 на Рис.1) и гофрированная внутренняя обшивка (поз. 3 на Рис.1). Точечная сварка наружных и внутренних листов обшивки моделировалась представлением каждой сварной точки условным стержневым конечным элементом длиной 0,03 мм (поз. 2 на рис.). Параметры этих стержневых конечных элементов определялись из условия взаимодействия обшивок при их относительном сдвиге в продольном направлении путем сравнения соответствующих деформаций, полученных по уточненной пластинчатой схеме МКЭ и по пластинчато-стержневой КЭ схеме. Общее количество таких условных стержневых элементов в расчетной схеме кузова составило 1425. Все конечные элементы модели кузова объединены в 78646 узлах. Общее число степеней свободы модели составило 472´103.
В целях упрощения расчетной схемы для решения задач, требующих больших вычислительных мощностей, была создана конечно-элементная модель кузова пассажирского вагона со «слепленными» обшивками – толщина пластины в зоне соприкосновения обшивок равна сумме их толщин.
Закрепление КЭ моделей вагона в пространстве осуществляется соответствующими связями в зонах упоров автосцепки, скользунов и пятников. Нагружение КЭ моделей кузова вагона осуществлялось продольной сжимающей статической силой 25 кН, приложенной на задних упорах автосцепок.
Полученные напряжения в элементах конструкции анализировались для среднего и шкворневого сечений. Проводилось сопоставление значений напряжений в обоих вариантах расчетной схемы, а также сравнение их с результатами эксперимента. Трудоемкость подготовки модели во втором случае значительно меньше, также уменьшается число степеней свободы (при одинаковом шаге КЭ сетки), что значительно сокращает время расчета.
Работа выполнена под руководством д. т.н., проф.
