Разработка математических моделей напряженно-деформированного состояния металлических опор контактной сети железных дорог методами теории планирования эксперимента

Рассмотрена разработка математических моделей напряженно-деформированного состояния металлических опор контактной сети железных дорог. В качестве математического аппарата использованы методы теории планирования эксперимента. Напряженно-деформированное состояние характеризуется максимальным напряжением в элементе по Мизесу, максимальным продольным нормальным сжатым и растянутым напряжением, деформацией элемента. Входными переменными выступают сжимающая/растягивающая сила, наличие повреждения на элементе, его длина и площадь поперечного сечения, дополнительная сила в поперечном направлении. Проведен полный факторный эксперимент из 32 опытов. Опыты проведены с использованием программного комплекса конечноэлементного моделирования Femap. По результатам опытов с помощью эконометрического пакета Gretl построены четыре математических модели регрессионного типа. С их помощью выявлены факторы, оказывающие наиболее сильное влияние на напряженно-деформированное состояние.

1. Казаков, В. Г. Планирование экспериментальных исследований и статистическая обработка данных. Основы научных исследований в промышленной теплоэнергетике / В. Г. Казаков, П. В. Луканин, Е. Н. Громова. - Санкт-Петербург : ВШТЭ СПбГУПТД, 2021. - 95 с. - ISBN 978-5-91646-274-6.

2. Гефан, Г. Д. Основы теории эксперимента / Г. Д. Гефан, Н. К. Ширяева. - Иркутск : Ир- ГУПС, 2017. - 136 с. - EDN: YUPVHV.

3. Богачков, И. М. Математические модели расчета оптимального напряжения системы внешнего электроснабжения газовых месторождений, полученные с применением теории планирования эксперимента / И. М. Богачков // Электротехнические системы и комплексы. - 2021. - № 1(50). - С. 4-9. - DOI 10.18503/2311-8318-2021-1(50)-4-9.

4. Планирование эксперимента при исследовании загрязнения воздушной среды производственных помещений / Т. Н. Швецова-Шиловская, О. В. Полехина, Д. Е. Иванов, Ф. И. Скворцов // Вычислительные технологии. - 2020. - Т. 25. - № 3. - С. 152-159. - DOI 10.25743/ICT.2020.25.3.016.

5. Каминир, О. Н. Исследование антиоксидантных свойств комплексного СО2-экстракта методом математического планирования эксперимента / О. Н. Каминир, Г. И. Касьянов, О. В. Косенко // Биотехнологические, экологические и экономические аспекты создания безопасных продуктов питания специализированного назначения : материалы Международной научно-практической конференции, Краснодар, 22 мая 2020 г. - 2020. - С. 265. - ISBN 978-5-8333-0952-0.

6. Соболь, А. Н. Применение теории планирования эксперимента для анализа неисправностей автономных асинхронных генераторов гибридных электростанций / А. Н. Соболь, А. А. Андреева // The Scientific Heritage. - 2020. - № 53-1. - С. 57-63. - EDN EXNNGD.

7. Каракаев, А. Б. Разработка математической модели однофазного асинхронного электродвигателя для судовых систем автоматики методами планирования эксперимента / А. Б. Каракаев, A. В. Костенко // Эксплуатация морского транспорта. - 2020. - № 1. - С. 154-164. - DOI 10.34046/aumsuomt94/24.

8. Полях, Д. М. Применение метода планирования эксперимента для изучения некоторых факторов, влияющих на глубину реза при лазерной резке / Д. М. Полях, М. И. Шейх-Заде, И. Д. Сефедин // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. - 2019. - № 2. - С. 267-270. - EDN ONEGQQ.

9. Алексеева, П. В. Разработка математической модели защитных потенциалов металлических подземных сооружений с учетом влияния электрифицированного железнодорожного транспорта / П. В. Алексеева, К. В. Авдеева // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2022. - № 4(88). - С. 239-246. - DOI 10.46973/0201-727X_2022_4_239.

10. Чирков, В. К. Исследование случайного процесса тягового электропотребления / В. К. Чирков // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2021. - № 1. - С. 169-173. - DOI 10.46973/0201-727X_2021_1_169.

11. Стратегия развития холдинга «РЖД» на период до 2030 года («Белая книга» ОАО «РЖД») / ОАО «РЖД». - Москва, 2011. - 340 с.

12. Селедцов, Э. П. Эксплуатация опор контактной сети / Э. П. Селедцов, Е. А. Баранов. - Москва : Транспорт, 1970. - 96 с.

13. Определение остаточной несущей способности металлических опорных конструкций контактной сети / В. П. Ступицкий, И. А. Худоногов, B. А. Тихомиров, О. В. Лобанов // Известия Транссиба / Омский государственный университет путей сообщения. - Омск. - 2019. - № 3(39). - С. 88-99. - EDN LTKJFW.

14. Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети № 1047/р / Департамент электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД». - Москва, 2022. - 116 с.

15. Расчет несущей способности металлической решетчатой опоры контактной сети при кручении верхней части методом конечных элементов в САПР Femap / В. П. Ступицкий, И. А. Худоногов, В. А. Тихомиров, О. В. Лобанов // Транспорт Урала / Уральский государственный университет путей сообщения. - Екатеринбург. - 2021. - № 1(68). - С. 99-102. - DOI 10.20291/1815-9400-2021-1-99-102.

16. Базилевский, М. П. Эконометрика (продвинутый уровень) / М. П. Базилевский, Г. Д. Гефан. - Иркутск : ИрГУПС, 2016. - 76 с. - EDN YUPXML.