Purpose. Improvement of fluid tank cars structure due to development of new tank bracket support structures and their materials consumption decrease. Methodology. The investigations to search the optimal design of the support structure were conducted in order to solve such problem. At the first stage patent and bibliographic analysis of technical solutions was done, the advantages and disadvantages were revealed and new design options were proposed, the most efficient design was determined. The next step is objective function making for determining its optimal parameters, imposition of restrictions, acquisition of objective function approximation and restrictions in the form of polynomials. At the third stage numerical implementation of function optimization was proposed, optimal design parameters were determined with graphical method. Results methods have coincided. Findings. The most efficient design of support structure was determined; its optimum geometrical dimensions were described. Originality. The author provides the mathematical formulation of optimal design of tank car supports using the minimum materials consumption criteria. The graphic and numerical methods were used during the investigations. Practical value. The author proposed the finite-element models of tank car with different design execution of bracket support structures, which allow estimating the VAT of structure.

    Цель. Усовершенствование конструкции вагонов-цистерн для перевозки жидких грузов за счет новых технических решений консольных опорных устройств и снижения их материалоемкости. Методика. Для решения поставленной задачи выполнены исследования для поиска оптимальной конструкции опорного устройства. На первом этапе выполнен патентно-библиографический анализ технических решений, выявлены преимущества и недостатки конструкций, а также предложены новые их варианты; определена наиболее эффективная конструкция среди них. На следующем этапе для определения ее оптимальных параметров составлена функция цели, введены ограничения; получена аппроксимация функций цели и ограничений в виде полиномов. На третьем этапе предложена численная реализация оптимизации функции и определены оптимальные параметры конструкции графическим методом. Результаты методов совпали. Результаты. Среди предложенных вариантов определена наиболее эффективная конструкция опорного устройства, получены его оптимальные геометрические размеры. Научная новизна. Выполнено математическое описание задачи оптимизационного проектирования по критерию минимальной материалоемкости опорного устройства вагона-цистерны и использовано для усовершенствования конструкции. Для решения задачи оптимизационного проектирования использованы численный и графический методы. Практическая значимость. Разработаны расчетные конечно-элементные модели вагона-цистерны с различными конструктивными исполнениями консольных опорных устройств, которые позволили оценить НДС конструкции.

    Мета. Удосконалення конструкції вагонів-цистерн для перевезення рідких вантажів за рахунок нових технічних рішень консольних опорних пристроїв і зниження їх матеріалоємності. Методика. Для вирішення поставленої задачі виконано дослідження для пошуку оптимальної конструкції опорного пристрою. На першому етапі зроблено патентно-бібліографічний аналіз технічних рішень, виявлено переваги й недоліки конструкцій, а також запропоновано нові їх варіанти, визначена найефективніша з них. На наступному етапі для визначення її оптимальних параметрів складено функцію цілі, введено обмеження; отримано апроксимацію функцій цілі та обмежень у вигляді поліномів. На третьому етапі запропоновано чисельну реалізацію оптимізації функції та визначено оптимальні параметри конструкції графічним методом. Результати методів співпали. Результати. Серед запропонованих варіантів визначено найбільш ефективну конструкцію опорного пристрою, визначено його оптимальні геометричні розміри. Наукова новизна. Виконано математичний опис задачі оптимізаційного проектування за критерієм мінімальної матеріалоємності опорного пристрою вагона-цистерни та використано його для удосконалення конструкції. Для вирішення задачі оптимізаційного проектування використано чисельний та графічний методи. Практична значимість. Розроблено розрахункові скінченно-елементні моделі вагона-цистерни з різними конструктивними виконаннями консольних опорних пристроїв, які дали змогу оцінити НДС конструкції.


    Zugriff

    Download


    Exportieren, teilen und zitieren



    Titel :

    Structure rationalization of tank cars support devices for fluids.
    Рационализация конструкции опорных устройств вагонов-цистерн для жидких грузов.
    Раціоналізація конструкції опорних пристроїв вагонів-цистерн для рідких вантажів


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2014-02-25


    Anmerkungen:

    Science and Transport Progress ; No. 1(49) (2014); 151-159



    Medientyp :

    Aufsatz (Zeitschrift)


    Format :

    Elektronische Ressource


    Sprache :

    Ukrainisch