EXPERIMENTAL EVALUATION OF SHOCK SPECTRUM RESPONSE OF ROLLING STOCK

A. V. Tretiakov, O. A. Tretiakov, M. V. Zimakova, A. A. Petrov

Abstract


Purpose. The article is aimed to analyze the increase in the effectiveness of traditional methods for carrying out shock tests of land vehicles, in order to assess their strength, reliability and durability. Methodology. To achieve this purpose, the authors of the article developed a technique for conducting impact tests and effective algorithm based on the ideas and methodological proposals contained in the UN Guidelines on the “Recommendations for Transportations of Dangerous Goods”. Findings. With the use of the modern programming language SI-Sharp, a specialized software package was created that implements the algorithm for handling shock processes, which has a "friendly" interface with the user of this complex and other software products of the computing environment powered by Windows. With the application of this complex, the results of tests of the tank-container of the model CTL-26/0.4, type UN T14 under different shock loading (collision rates), geometric, inertial and damping parameters of this design were processed. As a result, an objective evaluation of the properties of the tested object was obtained, and a conclusion was made that the calculated shock response spectrum (SRS) was exceeded, its minimum permissible value in the entire spectrum of the investigated frequencies. Originality. For the first time, a complex theoretical and practical approach to the study of the strength, reliability, and durability of transport mechanical structures subjected to impact loads on the basis of the evaluation of the impact response spectra was realized. Practical value. The application of the proposed methodology and the developed software package for carrying out shock tests made it possible to increase the reliability of these tests, to shorten the time of their testing and to process the results. The results of the testing of the tank-container tests showed that this vehicle fully provides the required normative parameters of strength, reliability and durability. This is also confirmed by the fact that after the shock tests carried out in the structure under investigation there were no structural damages, residual deformations and no leakage of the goods transported. The article concludes that it is possible to use the developed technique for carrying out shock tests and implementing a software package for carrying out similar tests of any land vehicles.


Keywords


shock tests; shock response spectrum; container-tank; gas container; dangerous goods; strength; reliability; durability

References


Birbraer, A. N., & Roleder, А. J. (2009). Extreme actions on structures. Saint Petersburg: Publishing House of the Politechnical University.

Boronenko, Y. P., Orlova, A. M., & Smirnov, A. N. (2004). Dinamicheskiye ispytaniya konteynerov pri prodolnykh soudareniyakh. Dangerous Goods & Containers, 1/2, 6-11.

Boronenko, Y. P., Orlova, A. M., & Smirnov, A. N. (2012). Dinamicheskiye ispytaniya na prodolnyye soudareniya konteynerov i vagonov dlya ikh perevozki. Proceedings of the International Conference on Eksperimentalnoe koltso VNIIZhT-70, September 25-26, 2012, 71. Moscow: JSC «VNIIZhT».

Tomilina, T. M., Grebennikov, A. S., Laktionova, M. M., & Bakhtin, B. N. (2014). Vibro and shock verification tests of space instruments. Abstracts of papers presented at XXVII session of Russian Acoustical Society, April 16-18, 2014, Saint Petersburg. Saint Petersburg: Russian Acoustical Society. Retrieved from http://rao.akin.ru/Rao/sess27/%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0.pdf

Freight and Passenger Railcars. methods of testing structural strength and dynamic performance, GOST 33788-2016 (2016).

Shock-motion parameter measurements. Terms and definitions, GOST 8.127-74 (1974).

Batuev, G. S., Golubkov, Y. V., Yefremov, A. K., & Fedosov, A. A. (1977). Inzhenernyye metody issledovaniya udarnykh protsessov. Moscow: Mashinostroenie.

Kanunnikova, Е. А., Кrasova, N. А., & Meshchikhin, I.А. (2012). Impact pulses generation as per preset response spectra for equipment testing. Electromechanical matters. VNIIEM studies, 130(5), 33-38.

Nauchno-proizvodstvennoye predpriyatie «Myera». (2017). Kompleksy izmeritelno-vychislitelnye [manual]. Mytischi: Nauchno-proizvodstvennoye predpriyatiye «Myera».

Nauchno-proizvodstvennoye predpriyatiye «Myera». (2014). Paket Obrabotki Signalov WinPOS (Version 3.2) [user guide]. (pp. 31-42). Mytischi: Nauchno-proizvodstvennoe predpriyatie «Myera».

Makhutov, N. A., Kossov, V. S., Oganyan, E. S., & Krasyukov, N. F. (2008). Povysheniye prochnosti resursa i bezopasnosti ekspluatatsii nesushchikh konstruktsiy zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava. Abstracts of papers presented at 12th International Conference Problems of the Railway Transport Mechanics: Safety of Motion, Dynamics, Strength of Rolling Stock and Energy Saving, May 28-30, 2008, Dnipropetrovsk, 104. Dnipropetrovsk: Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan.

United Nations. (2009). Rekomendatsii po perevozke opasnykh gruzov. Rukovodstvo OON po ispytaniyam i kriteriyam ST/SG/AC.10/11/Rev.5 (pp. 409-416). New York; Geneva: United Nations.

Nauchno-proizvodstvennoye predpriyatie «Myera». (2017). Sovremennyye stendy dlya vsekh vidov ispytaniy. In Avtomatizatsiya ispytatelnykh stendov v aviatsionnoy otrasli promyshlennosti (pp. 2-9). Retrieved from http://www.nppmera.ru/assets/files/documentation/Avia-2016-2017.pdf

Nauchno-proizvodstvennoye predpriyatiye «Myera». (2017). Sredstva izmereniya i analiza parametrov dinamicheskikh protsessov [catalog]. Mytischi: Nauchno-proizvodstvennoe predpriyatie «Myera».

Subbotin, S. G., & Melnikov, A. Y. (2009). Spektralnyye kharakteristiki dlya sravneniya i identifikatsii udarnykh nagruzheniy. Zavodskaya Laboratoriya. Diagnostika Materialov, 75(12), 53-56.

Tomilina, T. M., & Grebennikov, A. S. (2011). Udarnyye ispytaniya kosmicheskogo oborudovaniya po zadannomu spektru otklika. Proceedings of the XXIV session of Russian Acoustical Society (pp. 8-10). Moscow: Russian Acoustical Society.

Harris, C. M., & Pirsal, A. G. (2002). Shock and Vibration Handbook. New York: McGraw-Hill.

Lee, J.-R., Chia, C. C., & Kong, C.-W. (2012). Reviw of Pyrosheck wave measurement and simulation for space systems. Measurement, 45(4), 631-642. doi: 10.1016/j.measurement.2011.12.011

Smallwood, D. (1981). An improved Recursive Formula for Calculating Shock Response Spectra. The Shock and Vibration Bulletin, 51(2). Retrieved from http://www.vibrationdata.com/Newsletters/August2001_NL.pdf


GOST Style Citations


  1. Бирбрайер, А. Н. Экстремальные воздействия на сооружения / А. Н. Бирбрайер, А. Ю. Роледер. – Санкт-Петербу́рг : Изд-во политехн. ун-та, 2009. – 594 с.
  2. Бороненко, Ю. П. Динамические испытания контейнеров при продольных соударениях / Ю. П. Бороненко, А. М. Орлова, А. Н. Смирнов // Опасные грузы и контейнеры. – 2004. – № 1/2. – С. 6–11.
  3. Бороненко, Ю. П. Динамические испытания на продольные соударения контейнеров и вагонов для их перевозки / Ю. П. Бороненко, А. М. Орлова, А. Н. Смирнов // Экспериментальное кольцо ВНИИЖТ–70 : тез. докл. Междунар. конф. (25.09–26.09.2012). – Москва, 2012. – С. 71.
  4. Вибрационные и ударные испытания космических и научных приборов / Т. М. Томилина, А. С. Гребенников, М. М. Лактионова, Б. Н. Бахтин // Сб. тр. XXVII сес. Рос. акуст. о-ва (РАО). – Санкт-Петербург, 2014. – С. 2–7.
  5. ГОСТ 33788-2016. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и динамические качества. – Москва : Стандартинформ, 2016. – 20 с.
  6. ГОСТ 8.127-74. Измерения параметров ударного движения. – Москва : Изд-во стандартов, 1974. – 14 с.
  7. Инженерные методы исследования ударных процессов / Г. С. Батуев, Ю. В. Голубков, А. К. Ефремов, А. А. Федосов. – Москва : Машиностроение, 1977. – 240 с.
  8. Канунникова, Е. А. Формирование ударных импульсов по заданным спектрам ответа для испытаний оборудования / Е. А. Канунникова, Н. А. Красова, И. А. Мещихин // Вопросы электромеханики : тр. ВНИИЭМ. – 2012.–Т. 130, № 5. – С. 33–38.
  9. Комплексы измерительно-вычислительные : рук. по эксплуат. НПП «Мера». – Мытищи, 2017. – 24 с.
  10. Пакет Обработки Сигналов WinПОС. Руководство пользователя. Ред. 3.2. / НПП «Мера». – Мытищи, 2014. – С. 31–42.
  11. Повышение прочности ресурса и безопасности эксплуатации несущих конструкций железнодорожного подвижного состава / Н. А. Махутов, В. С. Коссов, Э. С. Оганьян, Н. Ф. Красюков // Проблемы механики ж.-д. транспорта:Безопасность движения, динамика, прочность подвижного состава и энергосбережение : тез. докл. ХII междунар. конф. – Днепропетровск, 2008. – С. 104.
  12. Рекомендации по перевозке опасных грузов. Руководство ООН по испытаниям и критериям. – Нью-Йорк ; Женева : UnitedNations, 2009. – Ч. 4 : Методы испытаний транспортного оборудования. – С. 409–416.
  13. Современные стенды для всех видов испытаний // Автоматизация испытательных стендов в авиационной отрасли промышленности : сб. ст. НПП «Мера». – Мытищи, 2017. – С. 2–9.
  14. Средства измерения и анализа параметров динамических процессов : [каталог НПП «Мера»]. – Мытищи, 2016–2017. – 40 с.
  15. Субботин, С. Г. Спектральные характеристики для сравнения и идентификации ударных нагружений / С. Г. Субботин, А. Ю. Мельников // Диагностика материалов. – 2009. – № 12, т. 75. – С. 53.
  16. Томилина, Т. М. Ударные испытания космического оборудования по заданному спектру отклика / Т. М. Томилина, А. С. Гребенников // Сес. науч. совета РАН по акустике и ХХIVсес. РАО : сб. тр. конф. – Москва, 2011. – С. 8–10.
  17.  Harris, C. M. Shock and Vibration Handbook / C. M.Harris, A. G.Pirsal. –New York : McGraw-Hill, 2002. – 568 p.
  18. Lee, J.-R. Reviw of Pyrosheck wave measurement and simulation for space systems / J.-R. Lee, C. C. Chia, C.-W. Kong // Measurement. – 2012. – Vol. 45. – Р. 631–642. doi: 10.1016/j.measurement.2011.12.011.
  19. Smallwood, D.An improved Recursive Formula For Calculating Shock Response Spectra [Электронный ресурс] / D. Smallwood // The Shock And Vibration Bulletin. – 1981. – No. 51, pt. 2.– Режим доступа: http://www.vibrationdata.com/Newsletters/August2001_NL.pdf. – Загл. с экрана. – Проверено : 07.04.2017.


DOI: https://doi.org/10.15802/stp2017/103898

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)