ОЦІНКА ВПЛИВУ ТЕРМІЧНОГО ПОПЕРЕДНЬОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА МЕХАНІЧНУ РОБОТУ БАЛКОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ ТРАНСПОРТНИХ КОНСТРУКЦІЙ НА СТАДІЇ ТЕХНОЛОГІЙ ВИГОТОВЛЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.32782/3041-2080/2025-5-27Ключові слова:
транспорт, рухомий склад, технології виготовлення, життєвий цикл, автоматизація, комп’ютерне моделювання, термічний зворотний вигинАнотація
У статті представлено результати математичного моделювання зворотного вигину хребтової балки від температурного навантаження під час виготовлення залізничного вагона й оцінка впливу термічного попереднього навантаження на механічну роботу балкових елементів транспортних конструкцій на стадії технологій виготовлення.Сучасні транспортні конструкції постійно піддаються різноманітним експлуатаційним навантаженням, серед яких значне місце посідають температурні коливання. Ці коливання можуть призводити до виникнення термічних напружень у матеріалах, особливо в балкових елементах, що є основними несучими компонентами. Попереднє термічне навантаження, тобто циклічні температурні впливи, що відбуваються до прикладення основного експлуатаційного навантаження, може суттєво змінювати механічні характеристики матеріалів і, як наслідок, впливати на загальну працездатність та довговічність конструкції.Зворотний вигин від дії температурного навантаження – це фундаментальне явище, обумовлене генерацією залишкових термомеханічних напружень унаслідок нерівномірного нагріву / охолодження та подальшої пластичної деформації. Його обов’язково враховують у технологічних процесах, пов’язаних із високими температурами під час виготовлення.За результатами отриманої математичної моделі для визначення попереднього вигину хребтової балки напіввагона, можна зробити такі висновки: 1. Зменшення величини початкового вигину на стадії виготовлення балки внаслідок деяких втрат попереднього напруження становить від 14 до 23 %, залежно від місця прикладання термічного навантаження Р.2. Зворотний вигин балки, попередньо напруженої вигином двотавра, знижує величину прогину від дії зварювальних деформацій порівняно з прогином звичайної балки від 23 до 31 %.
Посилання
Vishal M., Satyanarayanan K. S., Prakash M., Srivastava R., Thirumurugan V. Development and testing of a thermal self-straining preloading test setup for reinforced concrete beams and slabs to perform thermomechanical action. International Journal of Structural Integrity. 2024. Vol. 15. No. 6. P. 1079–1099. https://doi.org/10.1108/IJSI-06-2024-0084
Sulim A. O., Fomin O. V., Khozya P. O., Mastepan A. Theoretical and practical determination of parameters of on-board capacitive energy storage of the underground rolling stock. Scientific Bulletin of National Mining University. 2018. Issue 5 (1), P. 79–87. DOI: 10.29202/nvngu/2018-5/8
Tian L., Zhao H., Wang G., Yuan M., Peng Y., Chen J. Elasticity-Based Locally-Exact Homogenization Theory for Three-Phase Composites Considering the Morphological Effect of Carbon Fibers. Composite Structures, 2022. 116428. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.116428
Gao D.-y., Gu Z.-q., Wu C. Bending Behavior and Deflection Prediction of High-Strength SFRC Beams under Fatigue Loading. Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9 (3). P. 6143–6159. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.04.017
Fomin O., Sulym А., Kulbovsky I., Khozia P., Ishchenko V. Determining rational parameters of the capacitive energy storage system for the underground railway rolling stock. Eastern-European journal of enterprise technologies. 2018. Vol. 2/1 (92). Р. 63–71. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.126080
El-Zohairy A., Salim H., Shaaban H., Nawar M. T. Fatigue Characteristics of Steel–Concrete Composite Beams. Infrastructures. 2024. Vol. 9 (2). P. 29. https://doi.org/10.3390/infrastructures9020029
Fomin O., Lovska A., Kulbovskyi I., Holub H., Kozarchuk I., Kharuta V. Determining the dynamic loading on a semi-wagon when fixing it with a viscous coupling to a ferry deck, East European Journal of Advanced Technologies. 2019. Vol. 2 (7). Р. 6–12. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vejpte_2019_2(7)__2
Yoshitake I., Tsuda H., Kim Y. J., Hisabe N. Effect of Thermal Distress on Residual Behavior of CFRP- Strengthened Steel Beams Including Periodic Unbonded Zones. Polymers. 2015. Vol. 7 (11). P. 2332–2343. https://doi.org/10.3390/polym7111517
Чухліб В. Л., Губський P. О., Окунь А. О. Формалізовані підходи до визначення числа технологічних переходів при виробництві гнутих профілів. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Зб. наук пр. Харків : НТУ «ХПІ», 2020. № 2. С. 169–173.
Fomin O. V., Burlutskyi O. V., Cherkashin O. P., Rodionov I. V. Study of mathematical models changes in the structure of steel of engineering structures after thermal loading, Herald of Lviv University of Trade and Economics. Technical Sciences. 2025. Vol. 41, Р. 7–15. DOI: 10.32782/2522-1221-2025-41-01 http://journals-lute.lviv.ua/index.php/visnyk-tech/article/view/1894
Kuang Y., Wang Y., Xiang P., Tao L., Wang K., Fan F., Yang J. Experimental and Theoretical Study on the Fatigue Crack Propagation in Stud Shear Connectors. Materials. 2023. Vol. 16 (2). P. 701. https://doi.org/10.3390/ma16020701
Fomin O. V, Burlutskyi O. V., Krasulin A. S., Tarasenko A. V., Gunko I. V. Mathematical description of the shrinkage function for determining deformations of mechanical engineering structures. Вчені записки Тав- рійського національного університету імені В. І. Вернадського. Серія: Технічні науки. Том 36 (75). № 2. 2025. С. 36–41 DOI: https://doi.org/10.32782/2663-5941/2025.2.1/06
Wang D., Tan B., Xiang S., Wang X. Fatigue Crack Propagation and Life Analysis of Stud Connectors in Steel-Concrete Composite Structures. Sustainability. 2022. Vol. 14 (12). 7253. https://doi.org/10.3390/su14127253
Kala Z. “Sensitivity Analysis of Fatigue Behaviour of Steel Structure under In-Plane Bending”, Nonlinear Analysis: Modelling and Control. 2006. Vol. 11 (1). P. 33–45. DOI: 10.15388/NA.2006.11.1.14763
Fomin O. V., Burlutskyi O. V., Voronko I., Bursuk O., Kozachuk O. Optimization of the chemical composition of steel for engineering structures by the criterion of stabilization of mechanical properties. Scientific Bulletin of the Tavria State Agrotechnological University. 2025. Vol. 15 (1). Р. 10–17. https://doi.org/10.32782/2220-8674-2025-25-1-1
Alam S., Rahman M. A. Fatigue failure analysis of rotating steel beams by classical approach followed by characterization of the fatigue testing machine. J. Vib. Eng. Technol. 2025. Vol. 13. P. 194. https://doi.org/10.1007/s42417-025-01771-3
Monteiro V. M. d., Cardoso D. C. T., de Andrade Silva F. On the mechanical degradation of R/SFRC beams under flexural fatigue loading. Mater Struct. 2024. Vol. 57. P. 87. https://doi.org/10.1617/s11527-024-02371-5
Alsharari F., El-Zohairy A., Salim H., El-Din El-Sisi A. Pre-damage effect on the residual behavior of externally post-tensioned fatigued steel-concrete composite beams. Structures. 2021. Vol. 32. P. 578–587. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.02.064
Yang J., Wadee M. A., Gardner L. Residual stresses in steel I-section beams strengthened by wire arc additive manufacturing. Journal of Constructional Steel Research. 2025. Vol. 232. 109606. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2025.109606
Бурлуцький О. В. Удосконалення технологій виробництва та ремонту вантажних вагонів шляхом наукового обґрунтування термічної правки їх елементів : автореф. дис.... канд. техн. наук : 05.22.07 – рухомий склад залізниць та тяга поїздів. Східноукр. нац. ун-т ім. Володимира Даля. Сєвєродонецьк, 2018. 20 с.
Фомін О. В., Бурлуцький О. В., Логвіненко О. А. Процедура правки технологічно-деформованих вагонних металоконструкцій шляхом створення внутрішнього напруженого стану термічним впливом. Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. 2017. № 3. С. 234–238.
Беленя Е. І. Попередньо напружені несучі металеві конструкції. Наукова думка, 1975. С. 402.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
