При проектировании вагонов и их узлов должна быть обеспечена необходимая несущая способность всех элементов, предназначенных для восприятия эксплуатационных нагрузок. Несущую способность конструкций вагонов оценивают применительно к сочетаниям основных эксплуатационных нагрузок и установленным нормами величинам допускаемых напряжений;

Коэффициентов запаса прочности при статических и вибрационных нагружениях; коэффициентов запаса устойчивости; деформаций (прогибов); долговечности (технического ресурса). В каждом конкретном случае выполняют расчеты несущей способности по тем критериям, которые являются наиболее характерными для условий работы данного элемента. Несущую способность элементов кузовов вагонов оценивают в основном по допускаемым напряжениям и коэффициентам запаса устойчивости.

Элементы ходовых частей вагонов рассчитывают по допускаемым напряжениям, а также запасам усталостной прочности. Расчет по допускаемым деформациям обязателен при проектировании элементов, чрезмерные деформации (прогибы) которых могут явиться причиной нарушения работоспособности вагона или узла, а также амортизаторов, рессор, стабилизаторов и т. п.

Расчет вагонов на долговечность действующими нормами рекомендуется лишь в качестве вспомогательного (по мере накопления опыта и совершенствования методов таких расчетов их значение будет возрастать). При расчете на установленные режимы нагружения для обеспечения прочности сложнонапряженного элемента эквивалентные напряжения в каждой его точке не должны превосходить допускаемых. Эквивалентные напряжения при сложном напряженном состоянии определяют по следующим формулам.

Эквивалентные напряжения для древесины или других анизотропных (в том числе полимерных) материалов не определяют, а о их прочности судят по сопоставлению нормальных и касательных напряжений, действующих вдоль и поперек волокон или осей однородности механических свойств, с соответствующими допускаемыми напряжениями. Для обеспечения устойчивости элементов конструкции напряжения в них не должны превосходить критических, деленных на коэффициент запаса устойчивости. Критические напряжения устанавливают при помощи специальных теоретических и эмпирических методов.

Запас устойчивости определяют для конкретных случаев в зависимости от особенностей конструкции, точности расчета и ответственности рассчитываемого элемента. Значения параметра а принимают равными: 0,7 для стальных двутавровых балок; 0,8 для двутавровых балок из алюминиевых сплавов; 0,6 для балок замкнутого профиля при наличии не менее двух промежуточных диафрагм по длине балки независимо от материала (при отсутствии диафрагм параметр а принимают таким же, как для двутавровых балок). Методы определения критических напряжений для тонких пластин, оболочек и иных элементов конструкции излагаются ниже, в гл. VI.