Статті

Аналіз міцності композитного модуля кузова вагона-вуглевоза

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2024

Останнє оновлення: 28 грудня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 122

Authors:

О.В.Фомін*, orcid.org/0000-0003-2387-9946, Державний університет інфраструктури та технологій, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А.М.Фоміна, orcid.org/0000-0002-9810-8997, Східноукраїнський національний університет імені В.Даля, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А.О.Климаш, orcid.org/0000-0002-4055-1195, Східноукраїнський національний університет імені В.Даля, м. Київ, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С.В.Кузьменко, orcid.org/0000-0003-0871-9864, Східноукраїнський національний університет імені В.Даля, м. Київ, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А.О.Ворох, orcid.org/0000-0001-7505-7616, Східноукраїнський національний університет імені В.Даля, м. Київ, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (6): 045 - 051

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-6/045

Abstract:

Мета. Визначення напружено-деформованого стану та втомної міцності запропонованого концепту композитного модуля кузова вагона, розробленого для перевезення кам’яного вугілля та інших насипних вантажів, що не потребують захисту від впливу зовнішнього середовища (атмосферних опадів, впливу високих і низьких температур та інше).

Методика. При проведенні досліджень застосований системний підхід. Для досягнення поставленої в дослідженні мети були вирішенні наступні задачі: визначення особливостей і розгляд впливу кам’яного вугілля на конструктивні складові модуля кузова вагона-вуглевоза; повузловий і поелементний аналіз інженерного комплексу документів для синтезу геометрично-просторової 3-D моделі відкритого вагону, що досліджується; розроблення, за допомогою сучасного обчислювального програмного комплексу, комп’ютерної моделі; настроювання її адекватності на основі отриманих математичних даних шляхом застосування напівбезмоментної теорії оболонок; прикладання розрахункових навантажень, що характерні для визначального випадку; за допомогою симуляцій визначення графічних відображень напружено-деформованих станів; методом комп’ютерної симуляції перевірка втомної міцності.

Результати. Була розроблена, за допомогою сучасного обчислювального програмного комплексу, комп’ютерна модель. Адекватна скінчено-елементна модель включає: кількість елементів сітки 911782, вузлів – 1551011, при цьому максимальний розмір елементу сітки дорівнює 40,0 мм, мінімальний – 13,3 мм. Результати розрахунку міцності розробленої моделі композитного модуля кузова вагона-вуглевоза з визначенням навантажень засвідчили, що отримані напруження не перевищують допустимих значень. Також запропонований конструктив був перевірений, розрахунковим методом і шляхом компьютерних симуляцій, на втомну міцність. Результати такого аналізу є позитивними.

Наукова новизна. Уперше запропоноване концептуальне виконання модуля кузова відкритого вагона для перевезення кам’яного вугілля із композитного матріалу. За допомогою розрахунків і компьютерних симуляцій проаналізовано напружено-деформований стан і втомну міцність запропонованого концепту.

Практична значимість. Створений концепт кузова вагона-вуглевоза може бути використаний як основа для створення композитних модулів кузова та інших вагонів, що будуть орієнтовані на перевезення насипних і навалочних вантажів, які не потребують захисту від атмосферних опадів. Отримані результати стануть основою для подальших науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт із розробки та впровадження композитного модуля кузова вагона-вуглевоза. У кінцевому випадку впровадження такої чи аналогічної технології дозволить підвищити ефективність функціонування вітчизняного парку вантажних вагонів при перевезеннях вказаних насипних вантажів.

Ключові слова: механічна інженерія, перевезення вугілля, вантажні вагони, міцність

References.

1. Kondratiev, A., & Slivinsky, M. (2018). Method for determining the thickness of a binder layer at its non-uniform mass transfer inside the channel of a honeycomb filler made from polymeric paper. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5(96)), 42-48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150387.

2. Patrascu, A., Hadar, A., & Pastrama, S. (2019). Structural Analysis of a Freight Wagon with Composite Walls. Materiale Plastice, 57(2), 140-151. https://doi.org/10.37358/MP.20.2.5360.

3. Kondratiev, А. (2019). Improving the mass efficiency of a composite launch vehicle head fairing with a sandwich structure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7(102)), 6-18. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184551.

4. Yakovlieva, A., & Boichenko, S. (2020). Energy Efficient Renewable Feedstock for Alternative Motor Fuels Production: Solutions for Ukraine. Studies in Systems, Decision and Control, 298, 247-259. https://doi.org/10.1007/978-3-030-48583-2_16.

5. Melnyk, O., Onyshchenko, S., Onishchenko, O., Lohinov, O., & Ocheretna, V. (2023). Integral Approach to Vulnerability Assessment of Ship’s Critical Equipment and Systems. Transactions on Maritime Science, 12(1). https://doi.org/10.7225/toms.v12.n01.002.

6. Melnyk, O., Onyshchenko, S., Onishchenko, O., Shumylo, O., Voloshyn, A., Koskina, Y., & Volianska, Y. (2022). Review of Ship Information Security Risks and Safety of Maritime Transportation Issues. TransNav, 16(4), 717-722. https://doi.org/10.12716/1001.16.04.13.

7. Sagin, S., Kuropyatnyk, O., Sagin, A., Tkachenko, I., Píštěk, V., & Kučera, P. (2022). Ensuring the Environmental Friendliness of Drillships during Their Operation in Special Ecological Regions of Northern Europe. Journal of Marine Science and Engineering, 10, 1331. https://doi.org/10.3390/jmse10091331.

8. Sokolov, V., Porkuian, O., Krol, O., & Stepanova, O. (2021). Design Calculation of Automatic Rotary Motion Electrohydraulic Drive for Technological Equipment. In: Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV. DSMIE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 1, 133-142. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-77719-7_14.

9. Krol, O., & Sokolov, V. (2020). Modeling of Spindle Node Dynamics Using the Spectral Analysis Method. In: Advances in Design, Simulation and Manufacturing III. DSMIE 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 1, 35-44. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-50794-7_4.

10. Koshel, O., Sapronova, S., & Kara, S. (2023). Revealing patterns in the stressed-strained state of load-bearing structures in special rolling stock to further improve them. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7(124)), 30-42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.285894.

11. Sapronova, S., Tkachenko, V., Gatchenko, V., & Maliuk, S. (2017). Research on the safety factor against derailment of railway vehicles. Eastern-European journal of enterprise technologies, 6(7(90)), 19-25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.116194.

12. Gorobchenko, O., Fomin, O., Gritsuk, I., Saravas, V., Grytsuk, Y., Bulgakov, M., Volodarets, M., & Zinchenko, D. (2018). Intelligent Locomotive Decision Support System Structure Development and Operation Quality Assessment. IEEE 3^rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Kharkiv, Ukraine, 2018, (pp. 239-243). https://doi.org/10.1109/IEPS.2018.8559487.

13. Gubarevych, O., Goolak, S., Melkonova, I., & Yurchenko, M. (2022). Structural diagram of the built-in diagnostic system for electric drives of vehicles. Diagnostyka, 23(4), 2022406. https://doi.org/10.29354/diag/156382.

14. Fomin, O., Sulym, А., Kulbovsky, I., Khozia, P., & Ishchenko, V. (2018). Determining rational parameters of the capacitive energy storage system for the underground railway rolling stock. Eastern-European journal of enterprise technologies, 2/1(92), 63-71. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126080.

15. Sulim, A. O., Fomin, O. V., Khozya, P. O., & Mastepan, A. (2018). Theoretical and practical determination of parameters of on-board capacitive energy storage of the underground rolling stock/ Scientific Bulletin of National Mining University, (5), 79-87. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-5/8.

16. Muradian, L., Shvets, A., & Shvets, A. (2024). Influence of wagon body flexural deformation on the indicators of interaction with the railroad track. Archive of Applied Mechanics. https://doi.org/10.1007/s00419-024-02633-2.

17. Li, X., Fang, J., Zhang, Q., Zhao, S., & Guan, X. (2020). Study on Key Technology of Railway Freight Car Body Fatigue Test. Journal of Failure Analysis and Prevention, 20(1), 261-269. https://doi.org/10.1007/s11668-020-00828-7.

18. Poveda-Reyes, S., Rizzetto, L., Triti, C., Shi, D., García-Jiménez, E., Molero, G. D., & Santarremigia, F. E. (2021). Risk evaluation of failures of the running gear with effects on rail infrastructure. Engineering Failure Analysis, 128, 105613. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105613.

19. Milenković, M., Bojović, N., & Abramin, D. (2023). Railway freight wagon fleet size optimization: A real-world application. Journal of Rail Transport Planning & Management, 26, June 2023, 100373. https://doi.org/10.1016/j.jrtpm.2023.100373.

20. Rakshit, U., Malakar, B., & Roy, B. K. (2018). Study on Longitudinal Forces of a Freight Train for Different Types of Wagon Connectors. IFAC-PapersOnLine, 51(1), 283-288. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.05.074.

21. Fomin, O., Lovska, A., Píštěk, V., & Kučera, P. (2019). Dynamic load effect on the transportation safety of tank containers as part of combined trains on railway ferries. Vibroengineering Procedia, 29, 124-129. https://doi.org/10.21595/vp.2019.21138.

• < Попередня
• Наступна >