Видавництво Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
Товт, Б. М. Удосконалення технології проектування несучих конструкцій кузовів колійних машин: авт. дис. к. т. н.: 05.22.07 / Б. М. Товт ; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. - Д., 2012.UK: АНОТАЦІЯ Дисертацію присвячено удосконаленню технології проектування несучих конструкцій кузовів колійних машин. Виконано огляд і аналіз сучасного стану теорії оптимального проектування. Запропоновано чисельну процедуру оптимі-зації несучих конструкцій кузовів колійних машин, яка базується на спільному використанні методу скінченних елементів і методу проекцій градієнтів. Про-ведено апробацію запропонованої процедури на ряді задач оптимізації констру-кцій, подібних до поширених колійних машин. Досліджено ряд математичних аспектів використання процедури, зокрема збіжність її алгоритму.
Досліджено напружено-деформований стан несучих конструкцій кузовів планувальника баластної призми СПЗ-5/UA і рейкозварювальної колійної ма-шини КРС-1 аналітичним і експериментальним шляхом. Обґрунтовано необ-хідність проведення оптимізації несучої конструкції кузова планувальника і оп-тимального вдосконалення несучої конструкції кузова машини КРС-1. За допо-могою запропонованої у роботі чисельної процедури оптимізації отримано ра-ціональні проекти несучих конструкцій колійних машин СПЗ-5/UA і КРС-1. У результатів удосконалення несучої рами планувальника СПЗ-5/UA маса основ-ного повздовжнього елемента рами кузова зменшилася на 73%.
RU: АННОТАЦИЯ Диссертация посвящена решению актуальной научно-технической задачи усовершенствования технологии проектирования несущих конструкций кузо-вов путевых машин. Цель работы достигнута путём обоснования, апробации и практической реализации численной процедуры оптимизации к задачам выбора рациональных параметров несущих конструкций кузовов путевых машин на стадии проектирования.
В работе выполнен обзор и анализ современного состояния теории мате-матического программирования и оптимального проектирования. Предложена численная процедура оптимизации несущих конструкций кузовов путевых ма-шин, которая основывается на совместном использовании метода конечных элементов и одного из распространённых релаксационных методов оптимиза-ции – метода проекций градиентов в доработанной постановке. Метод проек-ций градиентов выбран на основании выполненного обзора и анализа теории оптимального проектирования. Проведена апробация предложенной процедуры на ряде задач оптимизации конструкций, подобных распространённым вариан-там исполнения несущих конструкций кузовов путевых машин, в частности рассмотрены задачи весовой оптимизации шести- и семи-балочного ростверков. Исследован ряд математических аспектов использования предложенной проце-дуры, в частности доказана численная сходимость алгоритма процедуры для задач выбора рациональных параметров несущих элементов конструкций кузо-вов путевых машин.
Исследовано напряжённо-деформированное состояние несущей конст-рукций кузова планировщика балластной призмы СПЗ-5/UA аналитическим (анализ по методу конечных элементов) и экспериментальным (ходовые дина-мические испытания на прочность) путём. Показана согласованность аналити-ческого и экспериментального исследований. На основании проведенных ис-следований обоснована необходимость проведения усовершенствования несу-щей конструкции кузова планировщика балластной призмы. С целью анализа и контроля результатов решения подобной задачи, поставлена и решена задача оптимизации двутаврового поперечного сечения. При помощи предложенной в работе численной процедуры оптимизации, получены рациональные проекты несущей конструкции кузова путевой машины СПЗ-5/UA. В результате усо-вершенствования масса основного продольного элемента рамы кузова несущей рамы планировщика уменьшилась на 73%. С целью доказательства достоверно-сти полученных результатов, выполнено специальное проверочное исследова-ние.
Исследовано напряжённо-деформированное состояние несущей конст-рукции кузова рельсосварочной путевой машины КРС-1 аналитическим путём. На основании проведенного исследования обоснована необходимость проведе-ния усовершенствования несущей конструкции кузова машины КРС-1. При по-мощи предложенной в работе численной процедуры оптимизации получен ра-циональный проект несущей конструкции рельсосварочной путевой машины КРС-1. Исследовано напряжённо-деформированное состояние несущей конст-рукций кузова машины КРС-1, предложенной предприятием-изготовителем, аналитическим (анализ по методу конечных элементов) и экспериментальным (ходовые динамические испытания на прочность) путём. На основании прове-денных исследований сделано заключение об обеспечении прочности проекта конструкции кузова, предложенного предприятием-изготовителем. Показано, что использование рационального предложенного проекта предпочтительнее использования проекта, предложенного предприятием-изготовителем.
EN: ABSTRACT The thesis is devoted to improvement of technique of designing of bearing structure of track machines bodies. The review and analysis of state-of-the-art of the optimal design is done. The numerical optimization procedure for bearing structures of track machines bodies is proposed. Proposed optimization procedure is founded on joint use of the finite element method and the Gradient Projection Method. The ap-probation of the proposed procedure is taken on the row of problems of structure op-timization. The structures are similar to the widespread versions of track machines. The row of the mathematical aspects of implementation of the proposed procedure are investigated, particularly the algorithm convergence.
The deflected mode of the bearing structures of bodies of the ballast leveling machine SPZ-5/UA the rail-welding track machine KRS-1 is investigated analytically and experimentally. The necessity of implementation of optimization of bearing structure of body of planer and optimal improvement of bearing structure of body of machine KRS-1 are substantiated. The rational designs of bearing structures of track machines SPZ-5/UA and KRS-1 are obtained with the numerical optimization proce-dure proposed in the work. The mass of the main side-member of body of the ma-chine SPZ-5/UA is decreased on 73% consequently
