Методы оценки несущей способности вагонных конструкций

 

При проектировании вагонных конструкций должна быть обеспечена необходимая несущая способность всех элементов, предназначенных для восприятия эксплуатационных нагрузок.

Несущая способность конструкции – способность ее сопротивляться действующим нагрузкам без потери прочности, жесткости и устойчивости.

Для оценки несущей способности элементов вагона производят следующие расчеты:

на статическую прочность;

на усталостную прочность;

на устойчивость;

на жесткость (прогибы).

Расчет на статическую прочность. Применяется при оценке несущей способности элементов кузовов и ходовых частей.

Условие статической прочности

или  ,                              (1.1)

где – эквивалентное напряжение в опасной точке опасного поперечного сечения рассматриваемого элемента от всех видов эксплуатационных нагрузок;

 – допускаемое напряжение;

– расчетный коэффициент запаса статической прочности;

 – требуемый (нормативный) коэффициент запаса прочности;

– предельное напряжение, при достижении которого появляются признаки непосредственного разрушения или возникает пластическая деформация,

, .

Расчет на усталостную прочность. Применяется при оценке несущей способности элементов, работающих в условиях интенсивного вибрационного нагружения (ходовые части, автосцепное устройство).

Условие усталостной прочности

 ,                                             (1.2)

где  – предел выносливости элемента;

 – амплитуда переменных динамических напряжений;

n – расчетный коэффициент запаса усталостной прочности;

 – допускаемый коэффициент запаса усталостной прочности.

Расчет на устойчивость. Применяется при расчете гибких элементов, работающих на сжатие (продольные элементы каркаса, плоские и криволинейные участки обшивки)

Условие устойчивости

 или  ,                         (1.3)

где n _у – расчетный коэффициент запаса устойчивости;

 – допускаемый коэффициент запаса устойчивости;

– критическое напряжение сжатия, соответствующее критическому значению сжимающей силы F _кр;

– фактическое напряжение сжатия элемента (из расчета на прочность, соответствующее фактическому значению сжимающей силы F).

 

П р и м е ч а н и е – Критическое значение сжимающей силы F _кр – наибольшее значение центрально приложенной сжимающей нагрузки, до которого прямолинейная форма равновесия стержня устойчива.

Расчет на жесткость (прогибы). Применяется при проектировании элементов, чрезмерные деформации (прогибы) которых могут явиться причиной нарушения работоспособности вагона, а также при проектировании рессор, пружин, амортизаторов.

Условие жесткости

 ,                                               (1.4)

где f, [ f ] – максимальный и допускаемый прогибы соответственно.  

 

2

 

Кинематический Анализ

Стержневых систем