722

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Кнопками «КП» обозначаются колесные пары, «БР» – боковые рамы, «НБ» – надрессорная балка для каждой тележки вагона в двух конфигурациях – до и после ремонта. При активации любого из узлов появляется окно, с помощью которого можно как получить, так и изменить информацию о нем (рис. 7).

Также на главной странице можно выполнить составление дефектной ведомости, калькуля-

ции и паспорта вагона. Данная функция выполняется нажатием Рис. 7. Информация об узле вагона

одной кнопки с возможностью выбора необходимых для создания документов. При создании до-

кументов внизу приложения показывается прогресс выполнения. Все документы собираются в «Единый отчет» (рис. 8).

Рис. 8. Единый отчет по вагону

41

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Модуль информационной системы содержит три активных опции для просмотра, расчета и обработки информации о работе участков ТОР грузовых вагонов. Для удобства пользователя главной страницей является опция «Отчеты по отдельным вагонам».

Опция «Отчеты» содержит и периодические отчеты (рис. 9). В окне, обозначенном цифрой 1, выбирается участок ТОР или

вагонное депо, для которого будут составлены отчеты. На панели под цифрой 2 устанавливается период. На панели, обозначенной

цифрой 3, располагаются кнопки для составления отчетов о деятельности предприятия:

1)«Реестр по собственникам»;

2)«Реестр по неисправностям»;

3)«Прямые затраты»;

4)«Отчет по собственности»;

5)«Отчет по видам неисправностей»;

6)«Вагоны, оставшиеся в ремонте».

3

4

Рис. 9. Вид окна «Отчеты по периодам»

42

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

На панели, обозначенной цифрой 4, – отчеты по отдельным узлам:

1)«Движение колесных пар по принадлежности грузовых вагонов при проведении текущего отцепочного ремонта»;

2)«Расходы на ремонт колесных пар при проведении ТОР. Перевозочная деятельность»;

3)«Расходы на ремонт колесных пар при проведении ТОР. Прочая деятельность»;

4)«Приход и списание запасных частей при проведении ТОР. Основная деятельность»;

5)«История запасной части».

Стоит отметить, что можно составлять несколько отчетов параллельно, а также работать в этот момент с другими страницами приложения, при этом внизу приложения отображается прогресс выполнения каждого из них (рис. 10).

Рис. 10. Одновременное составление отчетов

Последним окном в опции «Отчеты» является «Акты и счетфактуры» (рис. 11).

43

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

3

Рис. 11. Вид окна «Акты и счет-фактуры»

В таблице под цифрой1 на рисунке выведен список всех ком- паний-собственников. В таблице, обозначенной цифрой 2, показаны вагоны, находящиеся в собственности выбранной компании. На панели под цифрой3 расположены параметры отчета– вагонное депо и период, на который составляются выбранные отчеты.

Для просмотра справочников, необходимых при создании отчетов, используется опция «Справочники», внешний вид которой показан на примере справочника«Набор работ при замене узлов»

(рис. 12).

Рис. 12. Вид справочника «Набор работ при замене узлов»

44

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

В опции «Настройки» можно добавлять или редактировать коэффициенты, необходимые для расчета калькуляции(рис. 13), зарплаты и стоимости узлов.

Рис. 13. Коэффициенты для расчета калькуляции

Разработанная информационная система позволяет решить следующие задачи:

–оперативное извещение об отцепке вагона в ТОР и выпуске из ремонта;

–сокращение времени обработки данных о выполненных операциях;

–оперативное поступление информации о движении запасных частей и колесных пар;

–оптимизация документооборота;

–унификация расчетов затрат на выполненный ремонт;

–отслеживание недоброкачественного ремонта.

Научный руководитель д-р техн. наук, проф. К.Л. Комаров

45

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

С.В. Ефимов

(факультет «Мосты и тоннели»)

ТИПЫ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА

И ИХ КОЭФФИЦИЕНТЫ НАДЕЖНОСТИ ПО МАТЕРИАЛУ

Сегодня композиционные материалы на основе углеродного волокна находят широкое применение в строительстве, в особенности в мостостроении. Одновременно с постоянно возрастающими нагрузками накапливаются дефекты и повреждения пролетных строений, особенно в суровых климатических условиях.

К уже построенным железобетонным пролетным строениям на сегодняшний день предъявляются более строгие требования по обеспечению несущей способности увеличивающейся временной нагрузки. Наиболее эффективным методом усиления по сравнению с другими методами(например, металлом) является усиление железобетонных пролетных строений композиционными материалами на основе углеродного волокна. Существующие нормативные документы [1] не регламентируют назначение расчетных характеристик данных материалов. Разработанные к настоящему времени руководства, стандарты организаций и технические условия рекомендуют назначать характеристики по существующим ГОСТам на испытание материалов или использовать данные фирм-производителей. В связи с этим возникают вопросы: какова обеспеченность заявленных значений и как от этих значений перейти к расчетным?

Кроме того, на сегодняшний день уже известны различные по составу, структуре, свойствам, технологиям производства и получения углеродные волокна, и их ассортимент продолжает расти. На практике предприятия и лаборатории используют разнообразные варианты классификации углеволокнаИзготовители. – предприятия или фирмы – дают им чаще всего фирменные названия, как правило, не отражающие свойств получаемых продуктов и материалов. Часто под разными названиями выступают близкие по свойствам и структуре углеволокнистые материалы. Поэтому возникает необходимость систематизации и создания классифи-

кации композиционных материалов на основе углеродного - во локна.

46

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Для решения этих вопросов в НИЛ «Мосты» были проведены испытания композиционных материалов на основе углеволокна (рис. 1) с целью выявления закона распределения прочностных и деформативных характеристик, а также общих свойств и характеристик углеродных волокон. В качестве образцов для испытания использовались образцы фирм-производителей КОМПОЗИТ, BASF, Sika. Провели испытания более 200 образцов.

Рис. 1. Образец, подготовленный к испытанию на разрыв (ламели и холсты)

Углеволокнистые композиты – многосложные структуры, образованные комбинацией углеродных волокон в качестве армирующих элементов и связующего (матрицы). Механические и другие свойства композита определяются тремя основными параметрами: высокой прочностью углеродного волокна, жесткостью матрицы и прочностью связи на границе матрица–волокно [2].

Рассмотрим композиционные материалы с полимерной матрицей, где в качестве армирующего компонента выступает углеволокно. Данный вид углеродного волокна получил наиболее широкое распространение в строительстве. В зарубежной литературе такие материалы получили название FRP (fire reinforced polymer).

Углеродные материалы изготавливают из различных исходных материалов, именуемых прекурсорами. Существует три основных вида прекурсоров [3].

1.Очищенная нефть или уголь (пек) – на выходе получают высокомодульные пековые волокна с высокой плотностью при температуре до 2 000 оС.

2.Полиакрилонитрильный прекурсор (ПАН-волокна) – наиболее распространенный тип прекурсора. Получают волокна различной прочности и деформативности.

3.Целлюлозные волокна – этот тип почти не распространен. Процесс разложения целлюлозы (пиролиз) весьма сложен, и объемы производства по данной технологии невелики.

47

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Вкачестве полимерной матрицы для отверждения волокон используются эпоксидные составы, которые обладают лучшими механическими свойствами по сравнению с другими клеящими полимерными смолами, в том случае, когда углеволокно используется для усиления строительных конструкций. Наиболее распространенными формами FRP, применяемыми для усиления, являются холсты и ламели.

Холсты (обозначение «F») – волокно в виде гибкой ткани. Ламели, пластины (обозначение «L») – жесткие полосы угле-

волокна.

Всовременной технической литературе существует классификация по величине конечной температуры термообработки (ТТО) при получении углеродного волокна и содержании углерода в составе получаемого продукта. При низких температурах происходит частичное обогащение продукта углеродом, затем более глубокое. В результате формируется карбонизованное в большей или меньшей степени углеволокно. При дальнейшем повышении температуры термообработки происходит кристаллизация и наступает фаза графита [2].

Всоответствии с этой классификацией углеволокно подразделяют на два класса [4]:

1) карбонизованное (низкотемпературное), ТТО до 1 500 °С, содержание углерода 80–99 %;

естественно, носит условный характер.

Свойства композитов зависят не только от свойств волокон и матрицы, но и от способов армирования. В связи с этимFRP по конструктивному признаку можно разделить на следующие виды

(рис. 2) [5]:

1)одномерноармированные непрерывные нити (обозначение

«1»);

2)двумерноармированные непрерывные нити(обозначение «2») – процентное отношение армирования по направлениям составляет 70 % – основное, 30 % – дополнительное;

48

двум направлениям составляет 50 %.

Рис. 2. Классификация FRP по конструктивному признаку

По мере развития исследований и технологии производства были получены и выделились в отдельную группу очень важные для строительства высокопрочные и высокомодульные углеволокна, и была предложена их классификация, основанная на физикомеханических свойствах [3]. Также было предложено назначить класс FRP по аналогии с другими строительными материалами (бетон, арматура). Класс FRP имеет следующую запись: CF–Х; СL–Х (CF – Carbon fiber, цифра – соответствующая прочность на разрыв

не менее Х ГПа; СL – Carbon laminate, цифра – соответствующая прочность на разрыв не менее Х ГПа).

Для того чтобы назначить расчетные сопротивления углеродных волокон, необходимо определить их нормативные значения и коэффициент надежности по материалу.

Коэффициент надежности по материалу определяется следующим образом:

где n– коэффициент вариации, R – среднее значение прочности. Нормативное сопротивление определяют следующим обра-

зом:

49

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

За нормативное сопротивление, например для стали, принимают физический или условный предел текучести.

Используя выражения (1), (2), (3), рассчитываем коэффициент надежности по материалу

В итоге после проведения испытаний и последующих расчетов на основе коэффициентов вариации предложены следующие коэффициенты надежности для ламелей, холстов из углеволокна,

атакже связующих (клеев):

-холсты – 1,2;

-ламели – 1,1;

-связующие при отрыве – 1,2;

-связующие при сдвиге – 1,3.

На основе полученных коэффициентов вычислены расчетные значения углеродных волокон (табл. 1, 2).

50