Повышение надежности и долговечности машин и механизмов 1 федеральное государственное бюджетное

Результаты компьютерного моделирования возникающих напряжений
в угловых сварных соединениях стенок цистерны пожарного автомобиля 
Вид сварного 
соединения 
Серийно изготавливаемая
цистерна 
Модернизированная
цистерна 
Наиболь
шие 
главные 
напря-
жения, 
МПа 
Нор-
маль-
ные 
напря-
жения 
по оси 
Y, МПа 
Каса-
тельные 
напря-
жения по 
оси XZ, 
МПа 
Наиболь-
шие глав-
ные 
напряже-
ния, МПа 
Нор-
мальные 
напря-
жения по 
оси Y, 
МПа 
Каса-
тельные 
напря-
жения по 
оси XZ, 
МПа 
Угловые, соеди-
няющие перед-
нюю и боковые 
стенки цистерны 
157÷165 
149÷156 
22÷27 
111÷116 
96÷102 
14÷19 

---

Актуальные проблемы расчета и конструирования машин и механизмов. Моделирование,
управление, автоматизация проектирования механических систем 
________________________________________________________________________________ 
213 
а) 
б) 
в) 
г) 
д) 
е) 
Рис. 2.
Распределение напряжений в угловых сварных соединениях передней и боковой
стенок серийно изготавливаемой (
а, в, д) 
и модернизированной (
б, г, е) 
цистерн пожарного 
автомобиля, Па: 
а, б
– распределение полей наибольших главных напряжений;
в, г
– распределение полей нормальных напряжений по оси Y; 
д, е
– распределение полей
касательных напряжений по оси XZ

---

НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ 
________________________________________________________________________________ 
214 
Анализ полученных результатов позволил установить, что наибольшие главные 
и нормальные напряжения имеют практически одну зону распространения, которой 
является угловое сварное соединение стенок цистерны. Анализ картин распределения 
полей нормальных напряжений показал, что наибольшие напряжения возникают в 
области угловых сварных соединений стенок цистерны пожарного автомобиля по оси 
Y. Полученные значения нормальных напряжений по оси Y превышают на 5-12% 
напряжения по оси X. Это свидетельствует о том, что значительный вклад в форми-
рование наибольшего главного напряжения вносят растягивающие напряжения. При 
этом наибольшие значения напряжений наблюдаются со стороны боковой стенки ци-
стерны пожарного автомобиля. Таким образом, растягивающие напряжения являются 
источником возникновения и развития трещин в сварных соединениях, что в даль-
нейшем приводит к их разрушению. Касательные напряжения имеют значительно 
меньшую величину, область их распространения затрагивает рассматриваемое угло-
вое соединение небольшим участком по оси XZ.
Полученные результаты с применением метода компьютерного 3D моделиро-
вания НДС цистерн пожарного автомобиля позволили установить значение наиболь-
шего главного напряжения, а также направление действия возникающих напряжений. 
Полученные данные могут использоваться в качестве критерия для оценки прочност-
ных свойств цистерны пожарного автомобиля при измерении возникающих механи-
ческих напряжений в области угловых сварных соединений конструкций данного ти-
па.