Третьяков А. В., Третьяков О. А., Зимакова М. В. Расчет спектра ударного отклика при проведении испытаний переносных цистерн и газовых контейнеров: текстовая версия

При испытаниях на устойчивость к ударным воздействиям железнодорожные транспортные средства подвергают испытаниям на удар с целью определения откликов исследуемых узлов и элементов конструкций. Описана разработка программы расчета спектров ударных откликов и ее апробация при испытаниях контейнеров-цистерн.

Согласно [1], прототип каждого типа конструкции переносных цистерн и многоэлементных газовых контейнеров, отвечающих определению контейнера, которое приведено в Международной конвенции по безопасным контейнерам 1972 г., должен быть подвергнут испытаниям на динамический удар в продольном направлении и должен удовлетворять требованиям к таким испытаниям.

Одна из составных частей работы – обеспечение требований к кривым спектра ударного отклика (СУО), полученным в ходе испытаний для обоих угловых фитингов у контейнера, подвергшегося удару с торца. Указанные кривые должны повторять или превышать минимальную кривую СУО на всех частотах в диапазоне от 2 до 100 Гц. При этом результаты испытаний контейнера считаются удовлетворительными в том случае, если не фиксируются утечка, остаточные деформации или повреждения, при которых контейнер становится непригодным для дальнейшего использования.

Алгоритм расчета

Расчет СУО основан на анализе временной реализации сигнала, поступающего от датчика ускорения по следующему алгоритму.

Для каждого интервала частот в рассматриваемом частотном диапазоне от 2 до 100 Гц с шагом не меньше чем 1/30 октавы:

1) рассчитывается матрица относительных перемещений с использованием всех точек входных данных из графика зависимости «ускорение – время» с помощью следующего выражения:
2) рассчитывается матрица относительных ускорений с использованием значений перемещения, полученных на этапе i, с помощью следующего выражения:
3) фиксируется максимальное абсолютное значение ускорения из матрицы, полученной на этапе ii, для рассматриваемого интервала частот; это значение становится точкой кривой СУО для данного интервала частот; этап i должен повторяться для каждой собственной частоты до тех пор, пока не будут оценены все интервалы собственных частот;
4) строится кривая СУО и минимальная СУО.

Программная реализация расчета

На первом этапе разработки программы расчета СУО анализируются и устанавливаются требования к минимальному диапазону амплитуды ударного импульса и к частотному диапазону регистрируемых виброускорений.

Согласно п. 41.3.3.2 нормативного документа [1], минимальный диапазон амплитуды 200 g, максимальный нижний предел частот 1 Гц и минимальный верхний предел частот 3000 Гц, аналогоцифровая система сбора данных должна обеспечивать минимальную частоту дискретизации регистрируемых процессов 1000 Гц. В систему сбора данных включается аналоговый фильтр нижних частот с частотой среза 200 Гц.

Всем этим требованиям отвечают датчики ускорений типа АЛЕ 049 и многоканальный измерительно-вычислительный комплекс MIC-036 разработки НПП «Мера».

Второй этап выполненной работы включал в себя выбор алгоритмического языка программирования, позволяющего наиболее эффективно реализовать алгоритм обработки ударных процессов и имеющего дружественный интерфейс с общеупотребимыми программными продуктами вычислительной среды под управлением Windows.

На первый взгляд, для этих целей лучше других подходит программный продукт WinПОС Expert НПП «Мера» [2]. Однако разработчики, зафиксировав все необходимые параметры измерительно-регистрирующей среды, предпочли создать свой узкоспециализированный программный продукт, который настроен на получение графической и текстовой входной и выходной информации, адаптированной к имеющейся нормативно-технической документации [1]. В качестве алгоритмического языка программирования был выбран СИ-шарп (С#). Тем самым помимо простоты и удобства использования программного продукта была обеспечена его открытость и возможность адаптации к меняющимся требованиям к обработке ударных процессов.
Авторы:  Третьяков А. В., Третьяков О. А., Зимакова М. В.
Источник:  Транспорт РФ. 2015. № 3 (58). С. 60–65.
Ключевые слова:  испытания на удар, спектр ударного отклика
Контакты:  avtretiakov@pgups.ru