Накопичення втомних пошкоджень деталей вагонів згідно з критерієм питомої енергії повної деформації
Loading...
Files
Date
2013
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UK: Мета. Сучасні уявлення про накопичення втомних пошкоджень у деталях рухомого складу залізничного транспорту ґрунтуються на моделях, які оцінюють довговічність металевих систем залежно від кількості
циклів та розмаху деформацій або напружень. Ці моделі дозволяють з достатнім рівнем адекватності виконувати оцінку знеміцнення металевих систем в умовах багатоциклової втоми та за наявності тільки пружних
деформацій у деталях рухомого складу. Водночас можливість появи пластичних деформацій при роботі залізничних транспортних конструкцій у них не враховується. Метою цієї роботи є побудова математичної моделі, яка дозволяє оцінювати довговічність металевих систем з урахуванням появи пластичної складової в процесі деформування деталей рухомого складу залізничного транспорту. Методика. З використанням сучасних підходів механіки деформованого твердого тіла було виконано аналіз впливу параметрів пластичних деформацій на довговічність високонавантажених елементів конструкцій. Результати. Вивчено вплив пружного та пластичного деформування на розсіяння енергії під час циклічного навантаження. Наукова новизна. Аналітично показано, що параметри знеміцнення металевих систем пов’язані з повною енергією деформації, яка характеризує особливості деградаційних процесів у металевих конструкціях під час
зовнішніх навантажень. Практична значимість. Запропоновано співвідношення, які дозволяють оцінювати залишковий ресурс деталі в умовах заданого послідовного багаторівневого циклічного навантаження.
RU: Цель. Современные представления о накоплении усталостных повреждений в деталях подвижного состава железнодорожного транспорта основываются на моделях, которые оценивают долговечность металлических систем в зависимости от числа циклов и размаха деформаций или напряжений. Данные модели позволяют с достаточной степенью адекватности проводить оценку разупрочнения металлических систем в условиях многоциклической усталости и при наличии только упругих деформаций в деталях подвижного состава. Вместе с тем возможность появления пластических деформаций при работе железнодорожно-транспортных конструкций они не учитывают. Целью данной работы является построение математической модели, которая позволяет оценивать долговечность металлических систем с учетом появления пластической составляющей в процессе деформирования деталей подвижного состава железнодорожного транспорта. Методика. С использованием современных подходов механики деформируемого твердого тела проведен анализ влияния параметров пластических деформаций на долговечность высоконагруженных элементов конструкций. Результаты. Изучено влияние упругого и пластического деформирования на рассеяние энергии при циклической нагрузке. Научная новизна. Аналитически показано, что параметры разупрочнения металлических систем связаны с полной энергией деформации, которая характеризует особенности деградационных процессов в металлических конструкциях при внешних нагрузках. Практическая значимость. Предложены соотношения, которые позволяют оценивать остаточный ресурс детали в условиях заданной последовательной многоуровневой циклической нагрузки.
EN: Purpose. Modern ideas about the accumulation of fatigue damages in the details of railway vehicles are based on models that estimate the durability of metal systems and depend on the number of cycles and the magnitude of deformations or stresses. These models allow one to assess with a sufficient degree of adequacy the weakening of metal systems in polycyclic fatigue and at the presence of the elastic strain only in the details of rolling stock. However, the possibility of plastic deformation appearing during operation of rail transport structures is not taken into account. The aim of this work is a construction of a mathematical model that allows estimating the durability of metal systems with regard to the appearing of the plastic component in the process of deformation of parts of railway vehicles. Methodology. With the use of modern methods of solid mechanics the influence of the parameters of plastic deformation on the durability of highly loaded structural elements was analyzed. Findings. The effect of elastic and plastic deformation on the energy dissipation under cyclic loading was studied. Originality. It was shown analytically that the softening parameters of metal systems are related to the total energy of deformation, which characterizes features of the degradation processes in the metal structures under external loads. Practical value. Ratios were proposed, they allow estimating residual life of details in a sequential multilevel cyclic loading.
RU: Цель. Современные представления о накоплении усталостных повреждений в деталях подвижного состава железнодорожного транспорта основываются на моделях, которые оценивают долговечность металлических систем в зависимости от числа циклов и размаха деформаций или напряжений. Данные модели позволяют с достаточной степенью адекватности проводить оценку разупрочнения металлических систем в условиях многоциклической усталости и при наличии только упругих деформаций в деталях подвижного состава. Вместе с тем возможность появления пластических деформаций при работе железнодорожно-транспортных конструкций они не учитывают. Целью данной работы является построение математической модели, которая позволяет оценивать долговечность металлических систем с учетом появления пластической составляющей в процессе деформирования деталей подвижного состава железнодорожного транспорта. Методика. С использованием современных подходов механики деформируемого твердого тела проведен анализ влияния параметров пластических деформаций на долговечность высоконагруженных элементов конструкций. Результаты. Изучено влияние упругого и пластического деформирования на рассеяние энергии при циклической нагрузке. Научная новизна. Аналитически показано, что параметры разупрочнения металлических систем связаны с полной энергией деформации, которая характеризует особенности деградационных процессов в металлических конструкциях при внешних нагрузках. Практическая значимость. Предложены соотношения, которые позволяют оценивать остаточный ресурс детали в условиях заданной последовательной многоуровневой циклической нагрузки.
EN: Purpose. Modern ideas about the accumulation of fatigue damages in the details of railway vehicles are based on models that estimate the durability of metal systems and depend on the number of cycles and the magnitude of deformations or stresses. These models allow one to assess with a sufficient degree of adequacy the weakening of metal systems in polycyclic fatigue and at the presence of the elastic strain only in the details of rolling stock. However, the possibility of plastic deformation appearing during operation of rail transport structures is not taken into account. The aim of this work is a construction of a mathematical model that allows estimating the durability of metal systems with regard to the appearing of the plastic component in the process of deformation of parts of railway vehicles. Methodology. With the use of modern methods of solid mechanics the influence of the parameters of plastic deformation on the durability of highly loaded structural elements was analyzed. Findings. The effect of elastic and plastic deformation on the energy dissipation under cyclic loading was studied. Originality. It was shown analytically that the softening parameters of metal systems are related to the total energy of deformation, which characterizes features of the degradation processes in the metal structures under external loads. Practical value. Ratios were proposed, they allow estimating residual life of details in a sequential multilevel cyclic loading.
Description
Л. Вакуленко: ORCID 0000-0003-2616-740X
Keywords
цикл, деформація, пошкодження, втома, енергія, цикл, деформация, повреждение, усталость, энергия, cycle, deformation, damage, fatigue, energy, КРС (ЛФ)
Citation
Куліченко А. Я. Накопичення втомних пошкоджень деталей вагонів згідно з критерієм питомої енергії повної деформації / А. Я. Куліченко, М. О. Кузін, Л. І. Вакуленко // Наука та прогрес трансп. Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. – 2013. – № 4(46). – С. 83-89. – DOI: 10.15802/stp2013/16583.