Серед литих деталей візка вантажного вагона бокові рами є одними з найбільш завантажених елементів, які приймають на себе динамічні навантаження, що викликають коливання необресорених частин вантажного вагона. Бокова рама візка моделі 18-100, як типового представника цілого ряду візків вантажних вагонів, не має достатнього запасу опору втомі й живучості, тому є чутливою до деяких відхилень і дефектів (різна товщина стінок, раковини та пори, залишкові напруження), що виявляються у процесі експлуатації. На підставі енергетичного підходу механіки втомного руйнування матеріалів розроблено розрахункові моделі оцінювання динаміки розвитку тріщиноподібних дефектів за дії експлуатаційного навантаження. Побудовано розрахункові моделі із застосуванням сучасних інформаційних технологій та розроблених програмних засобів їх числової реалізації дають змогу прогнозувати вплив нерегулярного циклічного навантаження та складного напруженого стану на ріст поверхневої втомної тріщини в боковій рамі візка вагона, що істотно наближає постановку задачі до реальних умов експлуатаційного режиму. Числові розрахунки проведено за допомогою комп'ютерної програми власної розробки на алгоритмічній мові програмування Python. На першому етапі роботи програми побудовано спектр амплітуд нерегулярного циклічного навантаження, на другому – запущено програмний модуль побудови числового розв'язку систем звичайних диференціальних рівнянь розробленої математичної моделі розвитку втомного дефекту. Розрахунки динаміки зростання втомної тріщини із врахуванням дії зсувних напружень у перерізі із тріщиною бокової рами показали незначний вплив зсувних напружень на залишкову довговічність рами. Показано, що динаміка розвитку поверхневої тріщини значно залежить від її початкової геометрії. Запропоновану розрахункову методику визначення початкової форми поверхневої тріщини з мінімальним періодом докритичного зростання можна ефективно використати для прогнозування залишкової довговічності під час технічної діагностики деталей ходової частини рухомого складу залізничного транспорту.
[1] Andrejkiv, A. E., Darchuk, A. I. (1992). Ustalostnoe razrushenie i dolgovechnost konstrukcij. Kyiv: Naukova dumka.
[2] Bachurin, N. S., Krasnichenko, A. A., & Ivanov, N. L. (2009). Metodika ocenki pokazatelej nadyozhnosti tramvajnogo vagona. Transport Urala, 1, 36-39. [In Russian].
[3] Bahvalov, N. S., Zhidkov, N. P., & Kobelkov, G. M. (2001). CHislennye metody. Moscow: Binom.
[4] Golubenko, A. L., Gubacheva, L. A., Andreev, A. A., & Mokrousov, S. D. (2013). Osobennosti ramy telezhki gruzovogo vagona i ustalostnaya vynoslivost. Visnik Skhidnoukrainskogo nacionalnogo universitetu imeni Volodimira Dalya, 9(1), 7-16.
[5] Gorbunov, N. I., Mokrousov, S. D., Nozhenko, E. S., Kravchenko, E. A., & Kara, S. V. (2013). K voprosu sozdaniya telezhki gruzovogo vagona. Visnik SNU im. V. Dalya, 18(1), 87- 93. [In Russian].
[6] Kanyuk, Yu. I. (2018). Diagnostuvannya zalishkovoi dovgovichnosti elementiv kolisnoi pari ta rejki: dis. … kand. tekhn. nauk: 05.02.10 - diagnostika materialiv i konstrukcij. Fiziko-mekhanichnij institut im. G. V. Karpenka NAN Ukraini.
[7] Lagerev, I. A. (2017). Ocenka ustalostnoj prochnosti i zhivuchesti bokovoj ramy litoj telezhki gruzovogo vagona. Nauch.-tekhn. vestnik Bryansk. gos. un-ta, 4, 374-380. [In Russian].
[8] Mahnenko, V. I., & Romanova, I. Yu. (2010). Raschetnoe prognozirovanie dolgovechnosti bokovoj ramy gruzovogo zheleznodorozhnogo vagona pri peremennyh ciklicheskih nagruzkah. Avtomat. Svarka, 2(682), 5-9.
[9] Mahutov, N. A., Mahutov, N. A., & Kossov, V. S. (2007). K voprosu ocenki resursa i bezopasnoj ekspluatacii konstrukcij podvizhnogo sostava. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov, 11, 43-47. [In Russian].
[10] Matyash, Yu. I., Sosnovskij, Yu. M., & Petrakova, A. G. (2015). Fiziko-himicheskie osnovy ocenki ostatochnogo resursa uzlov i detalej gruzovyh vagonov zheleznodorozhnogo transporta. Izvestiya Transsiba, 2, 12-17. [In Russian].
[11] Merson, D. L., Vinogradov, A. Yu., Linderov, M. L., Afanasev, M. A., & Suhov, A. V. (2015). Soprotivlenie stali 20GL bokovyh ram telezhek gruzovyh vagonov ustalosti pri nizkih temperaturah. Vestnik instituta problem estestvennyh monopolij: Tekhnika zheleznyh dorog, 1(29), 34-39.
[12] Nao-Aki, Noda, & Masayuki, Kagita (2004). Variations of stress intensity factors of a semi-elliptical surface crack subjected to mode I, II, III loading. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 81, 635-644. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2004.03.008
[13] Nazarchuk, Z. T., Skalskij, V. R. (2009). Akustiko-emisijne diagnostuvannya elementiv konstrukcij. Kyiv: Nauk. Dumka.
[14] Panasyuk, V. V. (1991). Mekhanika kvazihrupkogo razrusheniya materialov. Kyiv: Naukova dumka. [In Ukrainian].
[15] Protopov, A. L. (2012). Razmer treshchiny i zhivuchest bokovoj ramy telezhki. Vagony i vagonnoe hazyajstvo, 2, 32-34. [In Russian].
[16] Rudavskyi, D. V. (2015). Evaluation of the residual life of a three-dimensional solid body weakened by a plane fatigue crack under cyclic loading. Materials Science, 51(3), 348-357. https://doi.org/10.1007/s11003-015-9848-2
[17] Senko, V. I., Pastuhov, M. I., Makeev, S. V., & Pastuhov, I. F. (2010). Analiz prichin povrezhdeniya i vozmozhnosti prodleniya sroka sluzhby bokovyh ram telezhek gruzovyh vagonov. Vestnik Gomelskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet im. P. O. Suhogo, 4, 13-18. [In Russian].
[18] Skalskij, V. R., & Andrejkiv, O. Ye. (2006). Ocinka obemnoi poshkodzhenosti materialiv metodom akustichnoi emisii. Lviv: Vid. centr LNU im. Ivana Franka, 330.
[19] Smirnov, V. A. & Kuznecov, V. F. (2008). Ocenka ostatochnogo resursa uzlov i detalej podvizhnogo sostava po rezultatam nerazrushayushchego kontrolya. V mire nerazrushayushchego kontrolya, 1(39), 76-78. [In Russian].
[20] Starodubceva, S. A., & Gusev, A. S. (2012). Prognozirovanie ostatochnogo resursa konstrukcii detalej mashin. Izvestiya Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta MAMI, 2, 355-360. [In Russian].
[21] Yakushev, A. V., Rasshchepkina, D. V., & Baranov, A. N. (2017). Opredelenie predelnoj dliny ustalostnoj treshchiny v uglu buksovogo proema bokovoj ramy telezhki gruzovogo vagona. Izv. Peterburgsk. un-ta putej soobshcheniya, 4, 710-719.