Транспорт в XXI веке: состояние и перспективы



Pdf көрінісі
бет27/58
Дата12.03.2017
өлшемі8,29 Mb.
#8891
1   ...   23   24   25   26   27   28   29   30   ...   58

 

Класс 


твѐрдости 

рельсов 


Трещиностойкость, К

, МПа·м



1/2

, не 


менее 

Шкала желательности, r

104

r



105

 

одного 



образца 

средняя для трѐх образцов 

Эмпирическая 

числовая 

370 и 350 

не менее 40 

не менее 42 

отлично 


0,80 - 1,00 

не менее 34 

не менее 36 

хорошо 


0,63 - 0,80 

не менее 30 

не менее 32 

удовлетворительно 

0,37 - 0,63 

не менее 26 

не менее 28 

плохо 


0,37’0,20 

не менее 22 

не менее 24 

очень плохо 

0,00’0,20 

 

r

106

r



107

 

320, 300 и 



260 

не менее 36 

не менее 38 

отлично 


0,80 - 1,00 

не менее 30 

не менее 32 

хорошо 


0,63 - 0,80 

не менее 24 

не менее 26 

удовлетвори-

тельно 

0,37 - 0,63 



не менее 20 

не менее 20 

плохо 

0,37’0,20 



не менее 16 

не менее 14 

очень плохо 

0,00’0,20 



 

 

 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 



228 

 

 



Таблица 41. Остаточные напряжения  

 

Остаточные растягивающие напряжения в средней 



части подошвы рельса, Н/мм

2

 



Шкала желательности, r

108


 

эмпирическая 

числовая 

не более 100 

отлично 

0,80 - 1,00 

не более 150 

хорошо 


0,63 - 0,80 

не более 250 

удовлетворительно 

0,37 - 0,63 

не более 300 

плохо 


0,37’0,20 

не более 350 

очень плохо 

0,00’0,20 

 

На основе большого массива данных по качеству структур, механических свойств, 



химического  состава  и  т.д.  были получены  следующие  уравнения  нормировки  балльных 

оценок дефектности рельсов: 

 

r

ij

= exp 


-exp-(a

a



1

x + a

2

x

a



3

x

a



4

x

3

)



 



 

 

 



(2) 

 

где х - нормируемые свойства, представленные в соответствующим масштабе; a



o

a

1

a



2

a

3



a



– эмпирические константы для рельсов (таблица 44). 

В  работе  [3]  на  базе  использования  соотношения  (1)  было  получено  следующее 

уравнение  нормировки  балльных  оценок  по  влиянию  марганца,  серы  и  фосфора  на 

качества черного металла: 

 

3



217

exp{ exp[ (46,041 9,983ln(

10

0,00813))]}



r







 

(3) 



 

где 


  =  Мп/S,  Мп/Р  –  отношения  содержания  в  стали  марганца  к  сере  или  к  фосфору 

(таблица 42).  

 

Таблица 42. Шкала оценок для химического состава  



 

Отношение соединения 



Мп/S и Мп/Р 

Шкала желательности 

эмпирические 

числовая 

22 до 24 



отлично 

0,80 - 1,00 

20 до 22 



хорошо 

0,63 - 0,80 

18 до 20 



удовлетворительно 

0,37 - 0,63 

16 до 18 



плохо 

0,20 - 0,37 

14 до 16 



очень плохо 

0,00 - 0,20 

Примечание: Мп – марганец; S – сера; Р – фосфор. 

 

В  таблице  43  представлена  шкала  балльных  оценок  структурных  свойств 



углеродистых  сталей,  составленная  согласно  рекомендации  ГОСТ  1778-70  и 

предназначенная  для  характеристики  загрязненности  материала  неметаллическими 

включениями.  Оказывается,  при  таком  соотношении  шкалы  нормированные  оценки 

структурных свойств углеродистых сталей подчиняются очень простой зависимости [3]:  

 

218


1,2

0,2


å

r

r



,   

 

 



 

 

 



 

(4) 


 

где 


e

r

– балльные оценки структуры металла по шкале 43. 



 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 



229 

 

 



Таблица 43. Шкала оценок для неметаллических включений 

 

Количественная оценка в баллах 



по шкале ГОСТ 1778-70 

Шкала  


Харрингтона 

Желательность свойства 

0,80 - 1,00 



отлично 

0,63 - 0,80 



хорошо 

0,37 - 0,63 



удовлетворительно 

0,20 - 0,37 



плохо 

0,00 - 0,20 



очень плохо 

 

При  оценке  качества  рельсов  комплексным  методом  необходимо  принять,  что 



единичные  свойства  равны  между  собой,  т.е.  свойства  по  своему  влиянию  на  оценку 

качества  равнозначны.  При  комплексной  оценке  качеств  рельса  необходимо 

преобразовать  натуральные  значений  каждого  показателя  в  безразмерную  шкалу  и 

рассчитать среднее значение показателей безразмерной шкалы. По нашему  мнению, при 

получение  средней  величины  показателей  безразмерной  шкалы  равной  0,8  –  1,0 

необходимо  провести  лабораторные  и  стендовые  испытания,  а  при  получение  величины 

безразмерной шкалы равной 0,63 – 0,8 провести все виды испытания.  

Для  изучения  качества  рельсов  была  проанализирована  информация  о 

распределении  дефектов  165  рельсов.  При  этом,  для  оценки  качества  выпускаемой 

продукций  использовали  данные  для  одной  группы  рельсов,  прокатанных  из  одной 

плавки. Таким образом, в лабораториях Казахской академии транспорта и коммуникаций 

имени  М.  Тынышпаева  полученные  механические  свойства,  дефекты  структуры 

образовали  статические  массивы,  которые  подвергли  статической  и  квалиметрической 

оценке для выявления качества рельсов. 

Приняли,  что  в  рассматриваемом  случае  ненормируемые  весомости  единичных 

свойств  равны  между  собой,  т.е.  свойства  по  своему  влиянию  на  оценку  качества 

равнозначны.  На  рисунке  1  изображены  частотные  распределения  обобщенного 

показателя качества исследованных рельсов.  

Среднее  значение  обобщенного  показателя  качества  для  рельсов  составляет  0,61. 

При  этом  для  стандартной  технологии  величина  исправимого  брака  (от  0,2  до  0,37  по 

шкале  Харрингтона)  составляет  6,51  %  всего  объема  массива.  Процент  выполнения 

требований  стандарта  для  рельсов  составил  66,21  %.  Перевод  в  повышенный  класс 

точности  наблюдается  на  26,04  %  стандартных  рельсах.  Достижение  гипотетически 

желательных свойств при серийной технологии достигает 1,24 % (гипотетический уровень 

свойств  –  от  0,8  до  1,0  по  Харрингтону  -  рассчитан  для  существующей  технологии). 

Дисперсия  обобщенного  коэффициента  качества  составляет  0,3921.  Полученные 

результаты  показывают,  что  качество  сварных  рельсов  удовлетворяет  стандартам  стран 

СНГ. 


 

Таблица 44. Константы для нормирования показателей 

Ед. 

пок. 


Нормируемые 

свойства 

0

a

 

1



 

2

 

3

a

 

4



 

r

11

 



H

min


\H

max 


-16,953

 

91,632



 

-138,454


 

60,147


 

6,628


 

r

12

 



D

min

\D

max 

2,459 


-84,336 

360,418 


-503,592 

228,050 


r

13

 



N

min

\N

max 

2,459 


-84,336 

360,418 


-503,592 

228,050 


r

14

 



T

min

\T

max 

27,608 


-241,383 

673,782 


-748,782 

291,775 


 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 



230 

 

 



r

15

 



Q

min


\Q

max 


-10,959 

13,564 


114,178 

-244,276 

130,492 

r

16

 



Y

min


\Y

max 


2,459 

-84,336 


360,4176 

-503,592 

228,050 

r

17

 



R

min

\R

max 

58,183 


-403,715 

965,660 


-962,724 

345,596 


r

18

 



P

D(нб)min

\ P

D(нб)max 

58,183 


-403,715 

965,660 


-962,724 

345,596 


r

19

 



P

D(ср)min

\ P

D(ср)max

 

2,459 



-84,336 

360,418 


-503,592 

228,050 


r

21

 



P

L(cнб)min



P

L(cнб)max

 

70034,857 



-319475,83 

-411070,27 

-411070,27 

115975,68 



r

22

 



P

L(ccб)min



P

L(ccб)max

 

58,183 


-403,715 

965,660 


-962,724 

345,596 


r

23

 



P

L(онб)min



P

L(онб)max

 

147,536 


-882,867 

1900,956 

-1756,675 

594,050 


r

24

 



P

L(оcб)min



P

L(оcб)max

 

779,207 



-3945,289 

7392,686 

-6086,373 

1862,768 



r

25

 



K

min


\K

max 


-19,386 

110,177 


-115,719 

-88,287 


116,216 

r

26

 



L

min


\L

max 


-113,241 

3744,687 

-35044,196 

113016,584 

-81600,84 

r

27

 



W

min


\W

max 


-18,421 

199,567 


-682,642 

975,204 


-470,708 

r

28

 



S

min

\S

max 

-113,241 

3744,687 

-35044,196 

113016,584 

-81600,84 



r

29

 



D

Тmin

\D

Тmax 

-48,073 


995,954 

-5098,735 

8388,340 

-4234,486 



r

31

 



Tn

min

\Tn

max 

-19,386 


110,177 

-115,719 

-88,287 

116,216 


r

32

 



Tp

min

\Tp

max 

-44,825 


590,878 

-2477,940 

4206,462 

-2271,575 



r

33

 



Lp

min

\Lp

max 

-44,825 


590,878 

-2477,940 

4206,462 

-2271,575 



r

34

 



Ld

min

\Ld

max 

-27,787 


286,876 

-913,510 

1194,208 

-536,786 



r

35

 



Lgp

min

\Lgp

max 

-27,787 


286,876 

-913,510 

1194,208 

-536,786 



r

36

 



Lg

min

\Lg

max 

-158,904 

8433,890 

-132642,82 

716118,280 

-591747,4 



r

37

 



Hζ

вmin


 \Hζ

вmax


 

80798,523 

-359453,26 

598528,988 

-442105,91 

122234,66 



r

38

 



Hζ

тmin


 \Hζ

тmax


 

7235,898 

-32615,976 

54986,879 

-41109,649 

11505,848 



r

39

 



Hδ

min


 \Hδ

 max


 

43,558 


-328,481 

833,615 


-867,834 

322,142 


r

41

 



Hψ

min


\Hψ

max


 

178,247 


-1053,685 

2249,581 

-2066,755 

695,611 


r

42

 



H

KCUmin


 \H

KCUmax


 

23430,728 

-103907,06 

172438,006 

-126939,19 

34980,516 



r

43

 



Pζ

вmin


 \Pζ

вmax


 

707655,87 

-2998230,0 

4761022,55 

-3358277,8 

887832,38 



r

44

 



Pζ

тmin


 \Pζ

тmax


 

-14972,89 

64353,805 

-103613,42 

-442105,91 

-19803,19 



r

45

 



Pδ

min


 \Pδ

max


 

1786,744 

-8555,897 

15249,342 

-12001,826 

3524,636 



r

46

 



Pψ

min


 \Pψ

max


 

1786,744 

-8555,897 

15249,342 

-12001,826 

3524,636 



r

47

 



P

KCUmin


 \P

KCUmax


 

3266649,9 

-134727795  20834266,4 

-14317058 

3688923,7 

r

48

 



Rζ

вmin


 \Rζ

вmax


 

-184710,2 

767435,326 

-1195077,2 

826633,886 

-214278,9 



r

49

 



Rζ

тmin


 \Rζ

тmax


 

80798,523 

-359453,26 

598528,988 

-442105,91 

122234,66 



r

51

 



Rδ

min


 \Rδ

max


 

359282,37 

-1502650,5 

2459282,45 

-1641549,3 

428794,99 



r

52

 



Rψ

min


 \Rψ

max


 

14292,544 

-65575,002 

112435,692 

-85398,202 

24247,968 



r

53

 



R

KCUmin


 \R

KCUmax


 

1692328,7 

-7019100,6  10914633,53  -7541486,424  1953627,9 

r

54

 



Nζ

вmin


 \Nζ

вmax


 

80798,523 

-359453,26 

598528,988 

-442105,910 

122234,66 



r

55

 



Nζ

тmin


 \Nζ

тmax


 

13652,569 

-60788,858 

101281,356 

-74855,152 

20713,085 



r

56

 



Nδ

min


 \Nδ

max


 

100740,04 

-436175,78 

707409,520 

-509369,549 

137398,78 



r

57

 



Eζ

вmin


 \Eζ

вmax


 

22538,927 

-98880,024 

162090,571 

-117739,614 

31993,140 



r

58

 



Eζ

тmin


 \Eζ

тmax


 

1174,993 

-5741,696 

10424,537 

-8346,867 

2492,033 



r

59

 



Eδ

min


 \Eδ

max


 

2971,544 

-13758,403 

23771,704 

-18180,765 

5198,920 



 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 



231 

 

 



r

61

 



Vζ

вmin


 \Vζ

вmax


 

5280,380 

-23964,149 

40649,688 

-30561,275 

8598,356 



r

62

 



Vζ

тmin


 \Vζ

тmax


 

779,207 


-3945,289 

7392,686 

-6086,373 

1862,768 



r

63

 



Vδ

min


 \Vδ

max


 

2971,544 

-13758,403 

23771,704 

-18180,765 

5198,920 



r

64

 



H

TTmin

\ H

TTmax

 

227335,96 

-958252,11  1513973,856  -1062648,450  279593,75 

r

65

 



P

TTmin

\ P

TTmax

 

2923,462 

-13434,194 

23058,936 

-17536,753 

4991,549 



r

66

 



R

TTmin

\ R

TTmax

 

1280,288 

-5996,038 

10447,920 

-8041,586 

2312,416 



r

67

 



H

TGmin

\ H

TGmax

 

70093,341 

-308247,94 

507549,466 

-370862,946 

101471,08 



r

68

 



P

TGmin

\ P

TGmax

 

174076,51 

-738623,28  1174555,880  -829650,413 

219644,31 



r

69

 



R

TGmin

\ R

TGmax

 

174076,51 

-738623,28  1174555,880  -829650,413 

219644,31 



r

71

 



H

TBmin

\ H

TBmax

 

169541,65 

-713374,17  1125109,147  -788343,425 

207069,8 



r

72

 



P

TBmin

\ P

TBmax

 

174076,51 

-738623,28  1174555,880  -829650,413 

219644,31 



r

73

 



R

TBmin

\ R

TBmax

 

174076,51 

-738623,28  1174555,880  -829650,413  219644,31 

r

74

 



H

TQmin

\ H

TQmax

 

174076,51 

-738623,28  1174555,880  -829650,413  219644,31 

r

75

 



P

TQmin

\ P

TQmax

 

19207,294 

-83953,963 

137345,073 

-99694,781 

27099,377 



r

76

 



R

TQmin

\ R

TQmax

 

61937,911 

-265583,09 

426732,177 

-304541,839 

81457,838 



r

77

 



H

SHmin

\ H

SHmax

 

269413,33 

1119761,6 

-1744360,74  1207040,814 

-313025,4 

r

78

 



P

SHmin

\ P

SHmax

 

196322,75 

-831650,73  1320387,958  -931221,037 

246164,05 



r

79

 



R

SHmin

\ R

SHmax

 

851868,26 

-3604483,4  5716426,803  -4027215,280  1063406,5 

r

81

 



H

HBmin

\ H

HBmax

 

-516232,4 

2127991,76  -3288718,13  2258346,426 

-581384,7 



r

82

 



P

HBmin

\ P

HBmax

 

-184710,2 

767435,326  -1195077,16 

826633,886 

-214278,9 

r

83

 



R

HBmin

\ R

HBmax

 

4174304,9 

-17178458  26507208,59  1236519,209 

4673484,7 



r

84

 



E

TTmin

\ E

TTmax

 

17818,316 

-78957,325 

130999,698 

-96466,476 

26608,787 



r

85

 



N

TTmin

\ N

TTmax

 

65704,286 

-281377,98 

451561,334 

-321881,713 

85997,072 



r

86

 



V

TTmin

\ V

TTmax

 

142593,69 

-609402,98 

975896,348 

-694066,428 

184982,37 



r

87

 



N

TGmin

\ N

TGmax

 

2079,124 

-9618,975 

16602,788 

-12686,472 

3626,535 



r

88

 



M

min

\M

max 

-19,386 


110,177 

-115,719 

-88,287 

116,2155 



r

89

 



F

Hmin

\F

Hmax

 

-47,296 


473,996 

-1546,143 

2086,119 

-963,675 



r

91

 



F

Tmin

\F

Tmax

 

-318,589 

4402,448 

-20919,461 

39404,097 

-22565,5 



r

92

 



Mk

Tmin

\Mk

Tmax

 

2,459 


-84,336 

360,418 


-503,592 

228,050 


r

93

 



Mk

Hmin

\Mk

Hmax

 

58,183 


-403,715 

965,660 


-962,724 

345,596 


r

94

 



Mk

Fmin

\Mk

Fmax

 

54,322 


-944,767 

4834,156 

-8658,933 

4718,222 



r

95

 



Mk

Smin

\Mk

Smax

 

-19,386 


110,177 

-115,719 

-88,287 

116,216 


r

96

 



C

min

\C

max

 

33,909 


-854,228 

5976,548 

-14004,636 

8851,407 



r

97

 



Z

Hmin

\ Z

Hmax

 

1856,805 

-8844,650 

15673,094 

-12264,507 

3582,257 



r

98

 



Z

DTmin

\ Z

DTmax

 

5280,380 

-23964,149 

40649,688 

-30561,275 

8598,356 



r

99

 



Z

Dmin

\ Z

Dmax

 

9579,514 

-43099,747 

72508,004 

-54076,589 

15091,818 



r

101


 

Ud

2min

\Ud

2max

 

126,338 


-782,477 

1733,541 

-1639,861 

565,459 


r

102


 

Ud

5min

\Ud

5max

 

2971,544 

-13758,403 

23771,704 

-18180,765 

5198,920 



r

103


 

Ud

7min

\Ud

7max

 

178,247 


-1053,685 

2249,581 

-2066,755 

695,611 


r

104


 

Pd

7min

\Pd

7max

 

298,841 


-1679,888 

3448,992 

-3074,398 

1009,453 



r

105


 

Pd

2min

\Pd

2max

 

-0,355 


-40,592 

156,827 


-189,744 

76,864 


r

106


 

Pb

7min

\Pb

7max

 

331,119 


-1811,561 

3629,529 

-3165,772 

1019,684 



r

107


 

Pb

2min

\Pb

2max

 

5,398 


-103,313 

385,663 


-500,907 

216,158 


r

108


 

Os

min

\Os

max

 

14,260 


-205,429 

816,909 


-1164,771 

-1164,771 

 


 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 



232 

 

 



 

Обобщенный показатель качества 

 





12 

15 


18 

21 


24 

27 


30 

33 


36 

39 


42 

45 


0.24  0.28  0.32  0.36  0.4  0.44  0.48  0.52  0.56  0.6  0.64  0.68  0.72  0.76  0.8  0.84  0.88 

 

 

Рисунок 1. Частотное распределение обобщенного показателя для рельсов, 



y = 165∙0.055∙normal(х,0.60834, 0,3921)  

 

Выводы  

1.  Для  условий  современного  производства  рельсов  все  более  настоятельно 

требуются надежные методы количественной оценки качества

2.  Применяемая  трактовка  качества,  как  «соответствие  продукции  требованиям 

нормативно-технической  документации»,  не  устраивает  специалистов  использующих 

рельсы. 

3.  В  методическом  аспекте  достаточно  обоснованное  решение  проблем 

количественной оценки качества рельсов дает комплесная оценка качества. 

4.  Получены  эмпирические  зависимости  для  единичных  свойств  продукции 

рельсового  производства  (механические  свойства,  химический  состав,  структура, 

поверхностные  и  внутренние  дефекты),  позволяющих  объективно  характеризовать 

качество рельсов. 

5.  Используя  квалиметрический  метод  оценки  качества,  можно  точно  оценить 

качество рельсов выпускаемых и покупаемых в странах дальнего и ближнего зарубежья.  

6.Дефекты  типа  «вкатанные  металлические  частицы»,  «разрывы  от  окалины», 

«вкатанная  окалина»,  «рябизна»,  «раскатанный  пузырь»,  «сквозные  разрывы»  и  т.  д. 

являются  следствием  неудовлетворительной  работы  окалиноломателей,  нарушения 

режимов работы системы гидросбива стана горячей прокатки.  

7.  Наличия  дефектов  кромок  на  подкате  являются  следствием  выработки  рабочих 

валков  чистовых  клетей  стана,  грубой  зачистки  дефектов  поверхности  на  блюмах  и 

рельсах,  травмирования  поверхности  подката  при  прокатке  и  транспортировке, 

пересиживания и оплавления слитков при нагреве; 

8. Для повышения качества рельсов необходима разработка новых стандартов, где 

оценка  качества  рельсов  производиться  комлексным  методом,  а  тпакже  новых 

оборудовании  и  способов  горячей  прокатки,  позволяющих  повысить  качество  блюмов  и 

рельсов.  

 

 



 

 


 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 



233 

 

 



Литература 

 

1.  Машеков  С.А.,  Жармаганбетова  М.С.,  Мигачев  Б.А  Оценка  качества  рельсов 



железнодорожного  пути  //  Международная  конференция  «Молодые  ученые  –  10  летию 

независимости Казахстана». -Алматы, Каз.НТУ, 2001. – С. 124 – 131.  

2.  Мигачев  Б.А.  Квалиметрия  на  базе  мониторинга  математическими  и 

аппаратными методами. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 176 с. 

3. Нормирование количественных оценок железнодорожного пути / Машеков С.А., 

Омаров  А.Д.,  Мигачев  Б.А.  и  др.  //  Международная  научно-практическая  конференция 

«Транспорт Евразии: Взляд в ХХI век», -Алматы, Каз.АТК 2000, Т.2. С 39-44.  

4.  Мигачев  Б.А.  Проблематика  в  измерительной  квалиметрии.  Предпринт. 

Свердловск: УРО АН СССР, 1988. – 74 с. 

5.  Мигачев  Б.А.,  Волков  В.П.  О  квалиметрии  объектов  металлообработки  в 

кузнечном производстве //Кузнечно-штамповочное производство. 1997. – №12. – С.18-25.  

 

 



Исаханов  Е.  А.  –  профессор,  д.т.н.,  Казахская  академия  транспорта  и 

коммуникаций им. М.Тынышпаева (г. Алматы, Казахстан) 



Дюсенгалиева  Т.М.  –  доцент,  к.т.н.,    Казахская  академия  транспорта  и 

коммуникаций им. М.Тынышпаева (г. Алматы, Казахстан) 

 

АЛГОРИТМ ДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ДОРОЖНЫХ И  

АЭРОДРОМНЫХ ПЛИТ ПОКРЫТИЙ 

 

В  настоящее  время  дорожные  и  аэродромные  плиты  покрытий  подвергаются 



большим динамическим воздействиям. Этому способствуют все увеличивающиеся массы 

перевозимых  грузов.  Динамический  расчет  жестких  дорожных  плит  покрытий 

существенно отличается от статического расчета. Различие результатов иногда составляет 

30-40  %,  что  может  значительно  снизить  несущую  способность  конструкции.  Основная 

часть  динамического  расчета  сводится  к  определению  собственных  частот,  чтобы 

предотвратить  явление  резонанс.  Зная  спектр  собственных  частот  динамический  расчет 

можно  осуществить  с  помощью  нормирования  нагрузок,  т.е.  разложений  колебаний  по 

нормам.  

В  работе  рассматриваются  вынужденные  поперечные  колебания  жестких 

дорожных  плит  покрытий,  лежащих  на  деформируемом  основании.  Предлагаются 

математические модели для динамического расчета жестких дорожных плит покрытий. 

Расчетной  схемой  дорожных  и  аэродромных  покрытий  является  однослойная 

плита,  лежащая  на  грунтовом  основании.  Рассматриваются  вынужденные  поперечные 

колебания  плиты  [1].  Если  внешняя  нагрузка  изменяется  по  гармоническому  закону  с 

частотой  θ,  то  решение  дифференциальных  уравнений  равновесия  можно  определить  с 

помощью  модифицированного  метода  прямых  вариаций  (ММПВ)  [2].  Для  этого  в 

выражение полной энергии системы необходимо добавить работу амплитудных значений 

инерционных  сил.  Предварительно  во  избежание  резонанса,  необходимо  сравнить 

собственные и вынужденные частоты. 

При рассмотрении толстых плит помимо изгибных усилий необходимо учитывать 

сдвиговые  деформации,  выраженные  через  поперечные  силы.  Учет  сдвиговых 

деформаций  снижает  несущую  способность  дорожных  конструкций,  поэтому  он 



 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 



234 

 

 



необходим при динамическом расчете. При рассмотрении жестких плит можно учитывать 

только  изгибные  деформации.  В  общем  случае  работа  обобщенных  сил  М

х

,  М


у

  ,М


ху

Q



x,

Q

y



на  вариациях  обобщенных  перемещений  (w-прогиб,  t

x

,  t



y

  -  углы  поворота)  дает 

приращение энергии деформации плиты в виде [3]: 





























dxdy

t

y

w

Q

t

x

w

Q

dxdy

x

t

y

t

M

y

t

M

x

t

M

V

y

y

x

x

y

x

xy

y

y

x

x

)

(



)

(

)



(

)

(



)

(





 



 

(1) 


Система  внешних  сил  в  общем  случае  может  быть  представлена:  поперечной 

нагрузкой,  интенсивности  q(x,y),  изгибающими  моментами  m

x

,  m


y

,  создаваемые 

касательными  напряжениями  на  внутренней  поверхности  пластины,  реактивным 

давлением со стороны основания р(х,у) и нормальными составляющими инерционных сил 

с  частотой  θ.  Элементарная  работа  δА,  совершенная  всеми  внешними  обобщенными 

силами на вариациях обобщенных перемещений, имеет вид [3]: 



















dxdy



y

t

m

dxdy

x

t

m

wdxdy

g

h

wdxdy

y

x

p

y

x

q

A

y

y

x

x

)

(



)

(

))



,

(

)



,

(

(



2





(2) 



В  (2)  γ  –  удельный  вес  материала  плиты,  h-  толщина,  g  –ускорение  свободно 

падающего тела,w-прогиб, t

x

, t


y

 -  углы поворота Если известен закон изменения внешней 

нагрузки  во  времени,  то,  используя  итерации  по  времени,  можно  динамическую  задачу 

свести  для  каждого  момента  времени  t

i

  к  соответствующей  статической,  т.е. 



рассматривать квазистатическую задачу с применением ММПВ [2]. 

В  дальнейшем  рассматриваются  два  алгоритма  динамического  расчета:  1-ый 

относится  к  расчету  плиты,  лежащей  на  деформируемом  грунтовом  основании,  под 

действием  гармонической  нагрузки;  2-ой  –  к  расчету  плиты  под  действием  ударной 

(импульсивной) нагрузки, изменяющейся по известному закону.  

1 модель 

Рассматриваются  вынужденные  поперечные  колебания  плиты,  лежащей  на 

деформируемом грунтовом основании. Внешняя нагрузка изменяется по гармоническому 

закону с частотой θ, т.е. ее действие можно описать в виде: 

 

)

(



0

0

T



t

Sin

P

P



(3) 


где Р

0

  –  колесная  нагрузка,  распределенная  по  площади  круга  диаметра  D, 



V

D

T

0



,  V  – 

скорость горизонтального движения нагрузки, t – текущее время. 

Обозначая отношение π / Т

0

через θ, тогда внешнюю нагрузку можно представить в 



виде: 

)

(



0

t

Sin

P

P



, где θ – частота колебаний внешней нагрузки. Рассматривая чисто 

вынужденные  колебания  плиты,  предполагаем,  что  деформации  и  внутренние  усилия  в 

плите  и  основании  изменяются  также  по  гармоническому  закону  с  частотой  θ. 

Амплитудные значения нормальных инерционных сил определяются по формуле: 


 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 



235 

 

 



g

wh

I

2





 



где  γ-  удельный  вес  материала  плиты,  g  –  ускорение  свободно  падающего  тела,  w- 

прогибы  плиты.  Для  толстых  плит  в  правую  часть  функционала  полной  энергии 

добавляется слагаемое, представляющее работу амплитудных значений инерционных сил 

на вариациях δw: 



wdxdy

g

wh







2

 



 

Для  более  точного  описания  реактивного  давления  со  стороны  основания  р(х,у) 

необходимо  рассмотреть  работу  массива  основания.Можно  рассмотреть  три  модели 

основания,  рассматривая  его  как  упругое  полупространство,  как  нелинейно-

деформируемое  основание  или  учитывать  его  ползучесть  с  различными  скоростями 

деформаций.  Для  решения  используется  ММПВ.  В  результате  получены  амплитудные 

значения деформаций и изгибных усилий в плите. 

 

2 модель 

Рассматриваются  вынужденные  поперечные  колебания  плиты,  лежащей  на 

деформируемом  грунтовом  основании.  Внешняя  нагрузка  изменяется  во  времени  по 

закону  Р  =  Р

0

f(t),  где  Р



0

  –  амплитудное  значение  внешней  нагрузки,  f(t)  –  задаваемая 

функция.  Предполагаем,  что  деформации  и  внутренние  усилия  в  плите  и  основании  во 

времени изменяются по тому же закону. 

Для  исключения  пространственной  координаты  t  внешняя  нагрузка  заменяется 

ступенчатой нагрузкой с шагом ΔР. Для каждого шага нагрузкиΔР решается статическая 

задача с учетом инерционных сил, которые определяются следующим выражением: 

 

,



)

(

0



//

w

t

f

g

I



 

 

где для t



i

 момента времени функция f

//

(t) заменяется конечноразностным соотношением. 



Для  толстых  плит  для  каждого  шага  нагрузкиΔР  в  момент  времени  t

i

  в  правую 





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   23   24   25   26   27   28   29   30   ...   58




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет