Введение
1. Анализ состояния вопроса и задачи исследования 12
1.1. Анализ конструкции и данных по повреждаемости корпусов автосцепок в эксплуатации 12
1.2. Анализ конструкции, технологии изготовления и данных
по отказам цельнокатаных колес вагонов в эксплуатации 22
1.3. Анализ методов расчетной и экспериментальной оценки тепловых, деформационных и термодеформационных процессов и структурных превращений при технологических воздействиях, связанных с изготовлением, ремонтом и эксплуатацией 30
1.4. Выводы по главе
Цели и задачи исследования 40
2. Развитие методов численного моделирования тепловых, деформационных процессов и структурообразования в элементах подвижного состава с учетом технологических и эксплуатационных воздействий . 49
2.1. Разработка методики моделирования нелинейных нестационарных процессов теплопроводности применительно к конструктивным элементам железнодорожного транспорта 49
2.2. Разработка методов моделирования кинетики НДС в трехмерной постановке применительно к наиболее ответственным элементам конструкций подвижного состава 57
2.3. Разработка методики решения нелинейных, нестационарных задач термоупругопластичности применительно к эксплуатационным и технологическим воздействиям на элементы подвижного состава
2.4. Разработка методики компьютерного моделирования кинетики структурных и фазовых превращений в колесной стали марки 2 77
2.5. Выводы по главе 2 100
3. Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования термодеформационных процессов и структурообразования в элементах подвижного состава 104
3.1. Принципы построения и требования к программному обеспечению для реализации поставленных задач. Структура программного комплекса 104
3.2. Особенности реализации решения трехмерных нелинейных, нестационарных задач термоупругопластичности в объемной постановке 115
3.3. Верификация математического аппарата и программного обеспечения 117
3.4. Выводы по главе 3 127
4. Применение разработанных методов и программного обеспечения для компьютерного моделирования тепловых и деформационных процессов в элементах подвижного состава при технологических и эксплуатационных воздействиях. разработка рекомендаций по совершенствованию конструктивных и технологических решений с учетом работы материала в упругопластическои области 130 Стр.
4.1. Моделирование и уточненная оценка НДС наиболее часто повреждаемых зон корпуса автосцепки на основе использования КЭМ повышенной степени дискретизации. Определение схем и уровня нагрузок, соответствующих переходу материала в упругопластическую область в зонах концентрации напряжений 130
4.1.1. Анализ напряженно-деформированного состояния зоны перехода от головы автосцепки к хвостовику со стороны малого зуба 130
4.1.2. Рекомендации по совершенствованию конструкции корпуса автосцепки в зоне перехода от головы автосцепки к хвостовику и обоснование их эффективности на основе результатов компьютерного моделирования 141
4.1.3. Анализ особенностей формирования граничных условий при компьютерном моделировании взаимодействия перемычки хвостовика с клином тягового хомута и упорной плитой 148
4.2. Анализ напряженно-деформированного состояния перемычки хвостовика автосцепки на основе решения задач в упругопластической области с учетом предыстории нагружения при различных схемах и уровне нагруженности в эксплуатации 155
4.2.1. Разработка конечно-элементной модели для компьютерного моделирования процессов взаимодействия перемычки хвостовика с упорной плитой и клином тягового хомута 155
4.2.2. Анализ напряженно-деформированного состояния перемычки хвостовика при действии растягивающего усилия на автосцепку в эксплуатации 157 Стр.
4.2.3. Анализ напряженно-деформированного состояния перемычки хвостовика при действии сжимающих сил, соответствующих нормативным усилиям З МН 185
4.2.4. Анализ напряженно-деформированного состояния перемычки хвостовика при действии сил растяжения и сжатия на автосцепку в эксплуатации с учетом предыстории нагружения 194
4.2.5. Анализ напряженно-деформированного состояния перемычки хвостовика автосцепки с измененной конструкцией. Верификация результатов компьютерного моделирования на основе сопоставления результатов расчета
с экспериментом. 201
4.2.6. Разработка рекомендаций по совершенствованию конструкции перемычки хвостовика автосцепки. Анализ напряженно-деформированного состояния перемычки хвостовика предлагаемой конструкции и обоснование эффективности конструктивных изменений на основе результатов компьютерного моделирования 216
4.3. Обобщенные рекомендации по совершенствованию конструкции корпуса автосцепки на основе результатов компьютерного моделирования НДС с учетом работы материала в упруго-пластической области 223
4.4. Компьютерное моделирование кинетики напряженно-деформированного состояния цельнокатаного колеса в условиях термического воздействия, связанного с термообработкой при изготовлении на основе разработанной методики и программного обеспечения решения нелинейной нестационарной задачи термоупругопластичности 228 Стр.
4.4.1. Разработка методики компьютерного моделирования кинетики тепловых процессов, структурообразования и напряженно-деформированного состояния цельнокатаного колеса вагона при термической обработке, включающей закалку и последующий отпуск 229
4.4.2. Анализ кинетики тепловых и термодеформационных процессов, а также структурных превращений в цельнокатаном колесе при различных режимах закалки и отпуска 2 4.5. Разработка рекомендаций по совершенствованию технологического процесса термической обработки цельнокатаных колес 272
4.6. Выводы по главе 4 274
5. Разработка и применение расчетно экспериментального метода для оценки остаточных напряжений в наиболее повреждаемых элементах конструкций подвижного состава. верификация результатов расчетов 281
5.1. Разработка методики применения магнитоупругого метода для оценки напряженно-деформированного состояния элементов конструкций подвижного состава. Основные принципы оценки напряженно-деформированного состояния на основе использования магнитоупругого метода 288
5.1.1. Особенности применения магнитоупругого метода для оценки остаточных напряжений в ободе цельнокатаного колеса после термообработки. Анализ результатов экспериментальных исследований и сопоставление с результатами расчетов 291 Стр.
5.2. Разработка расчетно-экспериментального метода заводского контроля остаточных напряжений в цельнокатаных колесах вагонов после термообработки 310
5.3. Выводы по главе 5 320
Заключение. 321
Список использованных источников.
