STRENGTH DETERMINATION OF LOAD-BEARING STRUCTURE OF ARTICULATED FLATCAR OF ROUND PIPES

Purpose. This study aims to determine the strength of the load-bearing structure of the articulated flatcar of round pipes. Methodology. A computer model of the load-bearing structure of an articulated flatcar of round pipes has been created. To study the dynamic loading of the load-bearing structure of the flatcar, mathematical modeling was performed. The calculation is made in a flat coordinates. The oscillations of twitching, pitching and bouncing are taken into account. The motion differential equations are solved in MathCad software. Findings. It was established that the accelerations that fall upon the load-bearing structure of the first section of the flatcar are 38.2 m/s², and the second – about 37.5 m/s². The obtained acceleration values are taken into account when determining the strength indicators of the flatcar load-bearing structure. The calculation is done using the finite element method in CosmosWorks software. It is taken into account that each section of the flatcar is loaded by two 20-foot containers. The results of the calculations made it possible to conclude that the maximum equivalent stresses occur in the cantilever parts of center sill and are about 200 MPa, i.e., they do not exceed the allowable ones. The maximal displacements in the structural node are fixed in the middle parts of the sections and are 3.8 mm, the maximum deformations are 2,3·10-3. Originality. A computer model has been developed to determine the strength of the load-bearing structure of articulated flatcar made of round pipes. The model allows determining the strength indicators of the flatcar load-bearing structure with longitudinal loading of the structure. Practical value. The conducted research will increase operation efficiency of combined transportations and create recommendations on modern designing of articulated flatcars.
Цель. Данное исследование направлено на определение показателей прочности несущей конструкции вагона-платформы сочлененного типа из круглых труб. Методика. Создана компьютерная модель несущей конструкции вагона-платформы сочлененного типа из круглых труб. Для исследования динамической нагруженности несущей конструкции вагона-платформы проведено математическое моделирование. Расчет проведен в плоской системе координат. Во внимание приняты колебания подергивания, галопирования и подпрыгивания. Решение дифференциальных уравнений движения осуществлено в программном обеспечении MathCad. Результаты. Установлено, что ускорения, которые приходятся на несущую конструкцию первой секции вагона-платформы, составляют 38,2 м/с², а второй – около 37,5 м/с². Полученные величины ускорений учтены при определении показателей прочности несущей конструкции вагона-платформы сочлененного типа. Расчет проведен по методу конечных элементов в программном обеспечении CosmosWorks. Учтено, что каждая секция вагона-платформы загружена двумя 20-футовыми контейнерами. Результаты проведенных расчетов позволили сделать вывод, что максимальные эквивалентные напряжения возникают в консольных частях хребтовой балки и составляют около 200 МПа, то есть не превышают допускаемые. Максимальные перемещения в узлах конструкции зафиксированы в средних частях секций и составляют 3,8 мм, максимальные деформации составляют 2,3·10-3 . Научная новизна. Разработана компьютерная модель для определения прочности несущей конструкции вагона-платформы сочлененного типа из круглых труб. Модель позволяет определить показатели прочности несущей конструкции вагона-платформы при продольной нагруженности конструкции. Практическая значимость. Проведенные исследования будут способствовать повышению эффективности эксплуатации комбинированных перевозок и созданию рекомендаций по проектированию современных конструкций вагонов-платформ сочлененного типа.
Мета. Це дослідження спрямоване на визначення показників міцності несучої конструкції вагона-платформи зчленованого типу з круглих труб. Методика. Створено комп’ютерну модель несучої конструкції вагона-платформи зчленованого типу з круглих труб. Для дослідження динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-платформи проведено математичне моделювання. Розрахунок виконано в плоскій системі координат. До уваги взяті коливання посмикування, галопування та підскакування. Розв’язок диференціальних рівнянь руху здійснено в програмному забезпеченні MathCad. Проведено розрахунок на міцність несучої конструкції вагона-платформи зчленованого типу. Результати. Встановлено, що прискорення, які припадають на несучу конструкцію першої секції вагона-платформи, складають 38,2 м/с², а другої – близько 37,5 м/с². Отримані величини прискорень ураховано для визначення показників міцності несучої конструкції вагона-платформи зчленованого типу. Розрахунок проведено за методом скінченних елементів у програмному забезпеченні CosmosWorks. Ураховано, що кожна секція вагона-платформи завантажена двома 20-футовими контейнерами. Результати проведених розрахунків дозволили зробити висновок, що максимальні еквівалентні напруження виникають у консольних частинах хребтової балки та складають близько 200 МПа, тобто не перевищують допустимі. Максимальні переміщення у вузлах конструкції зафіксовано в середніх частинах секцій та складають 3,8 мм, максимальні деформації складають 2,3∙10-3. Наукова новизна. Розроблено комп’ютерну модель для визначення міцності несучої конструкції вагона-платформи зчленованого типу з круглих труб. Модель дозволяє визначити показники міцності несучої конструкції вагона-платформи за поздовжньої навантаженості конструкції. Практична значимість. Проведені дослідження сприятимуть підвищенню ефективності експлуатації комбінованих перевезень та створенню рекомендацій щодо проєктування сучасних конструкцій вагонів-платформ зчленованого типу.