Determining features of the stressed state of a passenger car frame with an energy-absorbing material in the girder beam

Abstract

EN: The object of this study is the processes related to the emergence, perception, and redistribution of loads in the improved structure of a passenger car frame. The scientific and applied task tackled in this paper is to ensure the strength of the supporting structure of a passenger car under operating loads. In this regard, it is proposed to improve the frame of a passenger car by constructing a girder beam from two rectangular pipes filled with material with energy-absorbing properties. The regularities of the frame load have been determined by taking into consideration the proposed solutions. It was found that the maximum equivalent stresses in the frame, taking its improvement into account, are 11.2 % lower than in the structure without filler, and 11.7 % lower than in the typical design. The results reported here are explained by the fact that the use of rectangular pipes filled with energy-absorbing material contributes to an increase in the moment of resistance of the frame, and, accordingly, reduces stresses.

UA: Об’єктом дослідження є процеси виникнення, сприйняття та перерозподілу навантажень в удосконаленій конструкції рами пасажирського вагона. Науково-прикладною проблемою, якій присвячено дослідження, є забезпечення міцності несучої конструкції пасажирського вагона в умовах експлуатаційних навантажень. У зв’язку з цим запропоновано удосконалення рами пасажирського вагона шляхом створення хребтової балки з двох прямокутних труб, заповнених матеріалом з енергопоглинальними властивостями. Визначено закономірності навантаженості рами з урахуванням запропонованих рішень. Встановлено, що максимальні еквівалентні напруження в рамі з урахуванням її удосконалення на 11,2 % нижчі ніж у конструкції без наповнювача та на 11,7 % – ніж у типовій конструкції. Отримані результати пояснюються тим, що використання прямокутних труб, заповнених енергопоглинальним матеріалом, сприяє збільшенню моменту опору рами, а відповідно і зменшенню напружень.