Lekkie struktury konstrukcyjne w budowie ustroju nośnego pojazdu szynowego

Zwiększone wymagania przewozów kolejowych, zarówno w zakresie ilości jak i prędkości, zmuszają do stosowania pojazdów szynowych o coraz lżejszych rozwiązaniach konstrukcyjnych. Zastosowanie lekkich, a jednocześnie wysokowytrzymałych struktur wielowarstwowych z całą pewnością ułatwi realizację powyższego zadania. W pracy przedstawiono, na przykładzie wagonu osobowego, koncepcje budowy ustroju nośnego pojazdu szynowego polegające na zastąpieniu klasycznej konstrukcji szkieletowej, rozwiązaniami wykorzystującymi aluminiowe trójwarstwowe elementy powierzchniowe z rdzeniem wykonanym z pofałdowanej blachy. Ocena możliwości zastosowania takich konstrukcji musi być poprzedzona niezbędnymi analizami sztywności i wytrzymałości, które przeprowadzono metodą elementów skończonych. Wyniki obliczeń dla rozważanych koncepcji porównano z rezultatami dla wersji szkieletowej i na tej podstawie przedstawiono wstępną ocenę ich przydatności do zastosowania. Praca powstała w ramach realizacji projektu rozwojowego Nr 10 0047 06: "Konstrukcja pojazdu szynowego z zastosowaniem najnowszych lekkich materiałów o wysokich parametrach wytrzymałościowych i o minimalnym oddziaływaniu na środowisko naturalne ".

This paper presents new concepts for load carrying rail coaches. The classical skeleton constructions of side walls, roof and floor are replaced by aluminium sandwich surface elements. These structures are composed of smooth and strong outer faces separated by the core made of corrugated sheet and are widely used in many branches of industries. For the determination of stiffness and strength, finite element models for classical construction and constructions with sandwich structures are formulated. The necessary static analyses with longitudinal and vertical loads are carried out. The stresses and deformations are determined. The results obtained for classical construction and new concepts are shown in graphs and figures. The comparisons of the results are discussed. This article was made within the research project No. 10 0047 06 financed by Ministry of Science and Higher Education.