Главная цель статьи заключается в развитии научных основ теории топологической оптимизации конструкций в части решения сложных задач оптимизации конструкций подвижного состава и специальной техники железных дорог. Математическое программирование и математическое моделирование как инструменты создания постановки задачи топологической оптимизации конструкций подвижного состава и специальной техники железных. Выполнен основательный обзор и анализ современного состояния теории топологической оптимизации конструкций. Приведены классическая вариационная и конечно-элементная постановки задач топологической оптимизации. Рассмотрена идея и особенности реализации SIMP-метода для решения упомянутых задач. Приведена постановка задачи топологической оптимизации в виде минимизации массы конструкции с учётом ограничений по напряжениям. Детально рассмотрен ряд проблем, возникающих при введении подобных ограничений в задачу оптимизации. Научная новизна заключается в развитии теории оптимального проектирования конструкций подвижного состава и специальной техники железных дорог путём создания постановки задачи топологической оптимизации, адаптированной к решению упомянутых задач. Практическая значимость исследования состоит в адаптации существующих постановок задач топологической оптимизации к задачам железнодорожного машиностроение.

В статье приведены результаты оптимизации конструкции планировщика балластной призмы СПЗ-5/UA. Обоснована необходимость проведения оптимизации конструкции исследуемой машины, выполнена постановка задачи оптимизации, разработана упрощённая конечно-элементная модель конструкции планировщика. В качестве контрольного примера рассмотрена задача оптимизации двутаврового поперечного сечения, для которой получены аналитическое и численное решения.

В статье приведены результаты оптимизации несущей конструкции рельсосварочной путевой машины КРС-1. Обоснована необходимость проведения оптимизации конструкции исследуемой машины, выполнена постановка задачи оптимизации, разработана упрощённая конечно-элементная модель несущей конструкции путевой машины. На основе результатов аналитического исследования напряжённо-деформированного состояния (НДС) выполнена оценка прочности оптимальной несущей конструкции рельсосварочной путевой машины КРС-1.

В статье приведены результаты аналитического и экспериментального исследований напряжённо-деформированного состояния (НДС) несущей конструкции рельсосварочной путевой машины КРС-1. Аналитическое исследование выполнено с использованием метода конечных элементов (МКЭ). Результаты аналитического исследования использованы при проведении ходовых динамических испытаний на прочность. Выполнено сравнение результатов экспериментального и аналитического исследований. На основе анализа полученных расчётных и экспериментальных данных выполнена оценка прочности несущей конструкции рельсосварочной путевой машины КРС-1.

В статье приведены результаты аналитических и экспериментальных исследований напряжённо-деформированного состояния (НДС) несущих элементов конструкции планировщика балластной призмы СПЗ-5/UA. Аналитические исследования выполнены с использованием метода конечных элементов (МКЭ). Их результаты использованы при проведении ходовых динамических испытаний на прочность. На основе анализа полученных расчётных и экспериментальных данных выполнена оценка прочности конструкции планировщика балластной призмы СПЗ-5/UA под действием нагрузок, соответствующих разным эксплуатационным режимам.

В статье приведены результаты исследования напряжённо-деформированного состояния кронштейна крепления наклонной тяги к буферному брусу электровоза 2ЕЛ5 и приведены рекомендации по модернизации рассмотренного узла.

В статье приведены результаты исследования напряжённо-деформированного состояния и усталостной прочности рамы тележки электровоза ДС3 методом конечно-элементного моделирования.