IMK-14 – Istraživanje i razvoj u teškoj mašinogradnji 24(2018)1, SR11-16 UDC 621 ISSN 0354-6829 *Kontakt adresa autora:Sestre Janjić 6, 34000 Kragujevac, vladicka@kg.ac.rs Analiza čvrstoće teretnog vagona za prevoz naftnih derivata sa kliznom vijčanom vezom Vladimir Milovanović 1* , Nikola Jovanović 1 , Milan Bojović 1 , Gordana Jovičić 1 , Miroslav Živković 1 1 Univerzitet u Kragujevcu, Fakultet inženjerskih nauka, Kragujevac (Srbija) U radu je prikazana analiza čvrstoće vagona za prevoz naftnih derivata sa kliznom vijčanom vezom u skladu sa TSI standardom i normom EN 12663:2010. U cilju optimizacije broja konačnih elemenata modela i kompleksnosti problema, autori su ispred sebe imali zadatak da na što jednostavniji način analiziraju uticaj vijčanih veza, koje će u potpunosti odgovarati vezama realnog modela. Primarni cilj analize je bio da pokaže dobro slaganje vrednosti napona dobijene primenom MKE analize sa vrednostima napona koje su izmerene mernim trakama na prototipu vagona. Na osnovu uporedne analize dobijenih i izmerenih vrednosti napona došlo se do zaključka da modelirane vijčane veze na prikazani način realno prenose opterećenja na ostali deo vagonske konstrukcije i da se mogu koristiti za analizu kompleksnih konstrukcija izloženih različitim vrstama opterećenja. Keywords: Proračun čvrstoće vagona, MKE, Vijčane veze, Eksperiment 0.UVOD Numeričke simulacije su postale deo standardnih inženjerskih alata koji svoju primenu pronalaze u širokom spektru problema. Numeričkim simulacijama se može još u fazi projektovanja sprečiti pojava mogućih grešaka koje dovode do narušavanja integriteta konstrukcija. Međutim mogu se i napraviti greške prilikom MKE modeliranja koje će dovesti do rezultata sa većim ili manjim odstupanjima od realnog ponašanja konstrukcije. Iako široko primenjena i opšte poznata metoda konačnih elemenata (MKE) sa novim verzijama softvera postaje sve dostupnija i jednostavnija za korišćenje, još uvek postoji veliki broj specifičnosti u procesu kreiranja modela za analizu koji direktno zavisi od samo korisnika. Ovaj problem može biti veći ukoliko se analiziraju sklopovi konstrukcija sa velikim brojem kontaktnih regiona, različitih kinematskih veza i ostalih posebno dizajniranih funkcionalnih veza. Jedan od takvih problema je pravilan način modeliranja vijčanih veza različitih vrsta čeličnih konstrukcija [1]. U literaturi se mogu naći radovi koji su se na različite načine bavili ovom tematikom sa ciljem da se nađe rešenje koje bi dalo najbolje slaganje sa eksperimentalnim rezultatima [2]. Sa tim ciljem razvijen je veliki broj studija zasnovanih na teorijskim, eksperimentalnim i numeričkim procedurama [3]. Razmatrane su vijačne veze opterećene uglavnom na zatezanje ili savijanje, dok se veoma mali broj radova bavio vijčanim vezama opterećenim na smicanje [4]. U većini radova bez obzira na način modeliranja, vrstu opterećenja ili tip procedure kojom je vijčana veza analizirana, autori su se uglavnom bavili manje složenim konstrukcijama [5]. U tim slučajevima MKE modeli su se sastojali od manjeg broja elemenata i MKE analize nisu bile previše zahtevne. Problem razmatran u ovom radu se odnosi na pravilno modeliranje klizne vijčane veze prilikom proračuna statičke i zamorne čvrstoće teretnog vagona cisterne namenjenog za prevoz naftnih derivata u skladu sa odgovarajućim standardima. Zbog složenosti geometrije i kompleksnosti modela koji ima veliki broj kontaktnih parova i vijčanih veza postavljen je zadatak da se na što jednostavniji način izmodeliraju vijčane veze, koje će odgovarati vijčanim vezama na realnom modelu. 1. OPIS PROBLEMA Razmatrani vagon – cisterna je namenjen za prevoz naftnih derivata, Slika 1. Prilikom eksploatacije vagon je izložen termičkim dejstvima. Kako bi se omogućilo slobodno širenje i izbegla pojava značajnih deformacija jedna strana vagona je konstruisana tako da omogući relativno klizanje cisterne duž podužne ose u odnosu na postolje i bočne strane za koje je vezana kliznom vijčanom vezom. Sa druge strane cisterna je vezana fiksnom vijčanom vezom za bočne strane. Sl. 1: Vagon – cisterna za prevoz naftnih derivata 1.1. Opis MKE modela MKE model je kreiran u softveru FEMAP [6]. U skladu sa tipom konstrukcije za kreiranje MKE modela korišćeni su elementi ljuske odgovarajuće debljine, 3D osmočvorni elementi (za modeliranje oslonih ploča, rasteretnog prstena, vučne spreme) i gredni elementi kojima su modelirani vijci. Konstrukcija je detaljno modelirana i sastoji se iz 236800 elemenata i 234418 čvorova. Prosečna dužina stranice elementa je oko 30mm. MKE model uključuje 14 kontaktnih parova i 68 vijčanih veza.