Введение
Глава 1 Современное состояние проблемы совершенствования соединений элементов конструкций подвижного состава 14
1.1 Обзор и анализ исследований, посвященных проблемам прочности и совершенствования конструкций подвижного состава 14
1.2 Обзор и анализ состояния проблемы совершенствования соединений элементов конструкций подвижного состава 35
1.2.1 Анализ структуры потока отказов конструкций подвижного состава 35
1.2.2 Обзор и классификация конструкций соединений, используемых на подвижном составе 41
1.2.3 Исследования, направленные на совершенствование методов моделирования конструкций соединений 48
1.3 Методы учета неопределенности в решении практических инженерных задач 56
1.3.1 Обзор и анализ видов неопределенности, возникающих при совершенствовании конструкций подвижного состава, а также основных методов оперирования неопределенностью 56
1.3.2 Основные подходы к решению задач прогноза прочности и надежности соединений элементов конструкций подвижного состава 60
1.3.3 Формирование требований к учету неопределенностей при моделировании прочности соединений и постановка задач исследования 67
Глава 2 Метод синтеза нечетких моделей прочности и его применение для моделирования и оценки прочности и надежности соединений элементов конструкций подвижного состава 74
2.1 Применение теории нечетких множеств для описания и оперирования неопределенностями при моделировании прочности соединений элементов конструкций подвижного состава 74
2.1.1 Нечеткие величины и принцип обобщения в применении к нечетким вычисления 74
2.1.2 Методы нечетких вычислений на основе аналитической аппроксимации нечетких параметров 76
2.1.3 Методы нечетких вычислений, основанные на численной аппроксимации нечетких операндов 78
2.1.4 Нечеткие вычисления на суррогатных функциях 82
2.1.5 Способы определения свойств нечетких параметров и представления нечеткой релевантности моделей прочности соединений 90
2.2 Метод синтеза нечетких моделей прочности (FDMS-метод) 96
2.2.1 Общее описание метода 96
2.2.2 Аналитическая часть FDMS-метода 101
2.2.3 Синтетическая часть FDMS-метода 105
2.2.4 Критериальные оценки прочности и надежности соединений 112
2.2.5 Резюмирующая часть FDMS-метода 118
2.2.6 Адаптирующая часть FDMS-метода 121
2.3 Выводы по главе 125
Глава 3 Совершенствование опорных и болтовых соединений элементов буксового узла тележки грузовых вагонов 128
3.1 Методы моделирования прочности опорных и болтовых соединений 128
3.1.1 Инженерные методы моделирования резьбовых соединений 128
3.1.2 Инженерные методы моделирования опорных соединений 132
3.1.3 Совершенствование методов моделирования опорных и резьбовых соединений 137
3.2 Обобщенная модель предметной области моделирования прочности стяжных и контактных соединений грузового подвижного состава 144
3.2.2 Особенности диаграммы прецедентов составляющих основу моделирования прочности стяжных соединений грузовых вагонов 150
3.2.3 Специфицирование элементарных факторов прочности обобщенной модели предметной области 152
3.3 Обзор и анализ исследований прочности и работоспособности буксового узла грузовых вагонов 164
3.3.1 Обзор конструкций корпусов буксового узла 164
3.3.2 Анализ работы опорных соединений буксового узла и предложения по модификации их конструкции 175
3.3.3 История развития конструкций креплений буксы грузового вагона на шейке оси колесной пары 180
3.4 Совершенствование опорных соединений корпуса буксы с боковой рамой тележки грузового вагона 183
3.4.1 Формирование обобщенной модели предметной области моделирования прочности опорных соединений корпуса буксы с боковой рамой 183
3.4.2 Фаззификация и синтез моделей прочности опорных соединений корпуса буксы 217
3.4.3 Анализ прочности типовой буксы и адаптация моделей прочности 223
3.4.4 Сравнение вариантов конструкции корпуса буксы по критерию прочности опорных соединений 233
3.5 Совершенствование торцевого крепления подшипников буксы тележки грузового вагона 236
3.5.1 Формирование обобщенной модели предметной области моделирования прочности болтового соединения торцевого крепления буксового подшипника 236
3.5.2 Синтез, анализ и адаптация нечетких моделей прочности болтового соединения 245
3.5.3 Совершенствование конструкции торцевого крепления по критерию прочности болтового соединения 251
3.6 Выводы по главе 255
Глава 4 Выбор параметров конструкции и технологии крепления заклепочных и сварных соединений упоров автосцепного устройства 258
4.1 Методы моделирования прочности заклепочных и сварных соединений 258
4.1.1 Инженерные методы моделирования сварных соединений 258
4.1.2 Методы моделирования сварных соединений 261
4.1.3 Особенности методов моделирования стяжных заклепочных соединений 266
4.2 Обобщенные модели предметной области моделирования
прочности сварных и топологических соединений 268
4.2.1 Обобщенная модель предметной области моделирования прочности сварных соединений 268
4.2.2 Особенности обобщенной модели моделирования прочности топологических соединений 271
4.3 Обзор и анализ конструкций упоров автосцепного устройства 273
4.3.1 Трансформация конструкций упоров автосцепки в практике отечественного и зарубежного вагоностроения 273
4.3.2 Анализ работы упора автосцепного устройства грузовых вагонов в эксплуатации 276
4.4 Совершенствование конструкции и технологии крепления приварных упоров автосцепного устройства 281
4.4.1 Формирование обобщенной модели сварной конструкции заднего упора автосцепного устройства с учетом страт конструирования, изготовления и эксплуатации 281
4.4.2 Анализ прочности и совершенствование конструкции сварных соединений упора с применением FDMS-метода 295
4.5 Выводы по главе 308
Глава 5 Идентификация моделей соединения и оценка экономической эффективности FDMS-метода при модификации соединений элементов конструкций подвижного состава 311
5.1 Принципы и методика идентификации обобщенной модели прочности соединений элементов конструкций грузовых вагонов 311
5.1.1 Назначение и методика идентификации модели прочности соединения 311
5.1.2 Идентификация модели сварного соединения элементов челюстного проема буксового узла хоппер-дозатора для текущего содержания пути 316
5.2 Подходы к определению экономической эффективности применения FDMS-метода 331
5.2.1 Методика оценки экономической эффективности модернизации соединений элементов конструкций грузовых вагонов 331
5.2.2 Оценка экономической эффективности совершенствования конструкции буксового узла тележек грузовых вагонов 336
Заключение 340
Литература 350
