Анализ достоверности решения методом конечных элементов задачи расчета деталей на усталостную прочность при повторно-переменных напряжениях

Аннотация

В работе рассматривается анализ деталей подвижного состава железных дорог, подвергаемых воздействию как постоянных, так и переменных по времени, величине и знаку нагрузок, на усталостную прочность. Наиболее актуальным этот анализ является для несущих деталей механической части. В результате представленного воздействия в них появляются дефекты усталостной природы. Таким образом, наряду с анализом на предельную нагрузку деталей подвижного состава железных дорог, в виде напряженно-деформированного состояния и прочности, для изучения параметров их надежности и долговечности, необходимо проводить решение задач усталостной прочности. Наиболее эффективным подходом представленного изучения остается использование натурных испытаний, с доводкой изделия для получения необходимых параметров его долговечности. Главной характеристикой испытаний является получение усталостных характеристик и численных значений предела выносливости. Однако, наряду с высокими временными и материальными затратами, главным недостатком испытаний является низкий уровень информативности в отношении точности определения полей напряжений в реальных деталях изделия. Для выхода на решение этой проблемы в работе рассматривается изучение возможности использования метода конечных элементов, как наиболее перспективного для изучения работы деталей в сборках конструкций несущих узлов подвижного состава железных дорог. Анализ достоверности численного решения метода конечных элементов в виде напряженно-деформированного состояния детали проводится в соответствии с известным аналитическим (полуэмпирическим) решением, представленным в литературе.