Исследование прочности и жесткости автомобильного кузова с помощью 3-D моделирования


Самаркин, А. А. 2019 год

Введение

В ходе выполнения работы были проведены теоретические исследования, направленные на исследование основных проблем, возникающих на ранних стадиях проектирования современного автомобиля в последние 2-3 года. Это, в первую очередь, требования, связанные с новыми европейскими законодательными нормами по безопасности и потребительские требования, такие, как тесты страховых компаний и жесткостные характеристики кузова автомобиля. Разработаны методики проектирования силовой схемы автомобиля исходя из требований страховых компаний, высокоскоростного бокового удара, жесткости и прочности автомобиля. Получившаяся в результате разработки методик технология в черновом варианте была опробована на примере КЭ моделей новых и перспективных автомобилей ВАЗ. В ходе выполнения работы реализованы и опробованы на реальных автомобилях ВАЗ:  технология расчетного сопровождения проектирования силовой схемы кузова, исходя из требований по жесткости и ударной прочности (тест Даннера, высокоскоростной удар);  технология расчетного сопровождения проектирования интерьера автомобиля;  комплекс типовых математических моделей для расчета на удар на предпроектной стадии;  комплекс типовых КЭ моделей для оценки соответствия конструкции требованиям технического задания на автомобиль. Результаты работы позволят спланировать ресурсы и последовательность проведения НИР и ОКР, обеспечивающие возможность продажи российских автомобилей на Европейских рынках и их конкурентоспособность. Результаты работы будут использованы для создания и внедрения в технических вузах новых специализированных курсов, позволяющих организовать подготовку специалистов в области расчетного сопровождения проектирования автомобилей и безопасности. В этих же курсах может быть использовано разработанное программное обеспечение и результаты моделирования, выполненные в рамках выполнения этой программы. 1 Проект типового ТЗ на автомобиль

Заключение

В данной работе в качестве объекта разработки принимались условия осуществления процедур по проектированию кузова и шасси автомобиля на основе дискретных математических моделей. В итоге выполнения работы были получены следующие результаты - разработка методик проектирования силовой схемы автомобиля, исходя из требований страховых компаний, высокоскоростного фронтального и бокового ударов, жесткости и прочности автомобиля. Поставленная цель была достигнута с помощью компьютерного моделирования. В результате выполненной работы получена и опробована на примере новых моделей ВАЗ технология проектирования кузова и шасси автомобиля на основе дискретных моделей. Разработанная технология позволяет учесть в конструкции автомобиля требования по пассивной безопасности и жесткости кузова на самых ранних этапах проектирования и сократить затраты времени на создание нового автомобиля за счет сокращения циклов работ по доводке его конструкции.

Список литературы

1. Ахметзянов, М.Х. Применение метода фотоупругих покрытий для определения напряжений и деформаций в гибких плитах и оболочках / М.Х. Ахметзянов – Изд. АН СССР. ОТН. Механика и машиностроение, 1964. – № 1. 2. Биргер,И.А.Некоторыематематическиеметодырешения инженерных задач / И.А. Биргер – М. : Физматгиз, 1961. – 284 с. 3. Бобровский,А.В.Аналитическоеисследованиераспределения остаточных напряжений в заготовке после механической обработки. Сборник научных трудов. Наука. Техника. Образование. Тольятти и регионы / А.В. Бобровский, В.А. Гуляев – Тольятти : 1999. – с. 178-182. 4. Браславский, Д.А. Точность измерительных устройств / Д.А. Браславский, В.В. Петров – М. : Машиностроение, 1976. – 162 с. 5. Вознесенский,В.А.Статистическиеметодыпланирования эксперимента в технико-экономических исследованиях / В.А. Вознесенский – М. : Статистика, 1974. – 192 с. 6. Зорин, И.С. О хрупком разрушении упругой плоскости, ослабленной тонким вырезом. Вестник ЛГУ / И.С. Зорин – Л. : 1982. – № 7. 7. Ивлев, Д.Д. Теория упрочняющегося пластического тела / Д.Д. Ивлев, Г.И. Быковцев – М. : Наука, 1971. – 232 с. 8. Игнатьков, Д.А. Остаточные напряжения в неоднородных деталях / Д.А. Игнатьков – Кишинев : Штиница, 1992. – 232 с. 9. Ильюшин, А.А. Механика сплошной среды / А.А. Ильюшин – М. : Изд. МГУ, 1978. – 256 с. 10.Кобрин,М.М.Определениевнутреннихнапряженийв цилиндрическихдеталях/М.М.Кобрин,Л.И.Дехтярь–М.: Машиностроение, 1965. – 175 с. 11.Койтер, В.Т. Общие теоремы теории упруго-пластических сред / В.Т. Койтер – М. : Изд. Иностранной литературы, 1961. – 80 с. 12.Москвитин, В.В. Пластичность при переменных нагружениях / В.В. Москвитин – М. : Изд. МГУ, 1965. – 264 с. 13.Остаточные напряжения / Ред. Осгуд В.Р. – М. : ИЛ, 1957. – 169 с. 14.Технологические напряжения. Труды II Всесоюзного симпозиума / – М. : 1985. – 390 с. 15.Пригоровский, Н.И. Экспериментальные методы исследования объемного напряженного состояния / Н.И. Пригоровский – М. : Наука, 1966. – 238 с. 16.Прошко, В.М. Исследование напряжений на объемных моделях / В.М. Прошко – М. : Изд. АН СССР, 1956. – 342 с. 17.Сердобинцев,Ю.П.,Иванников,А.В.Решение задач конструктораврамкахинтеллектуальнойинформационнойсистемы конструкторско-технологического проектирования пар трения с заданными триботехническими характеристиками: Тезисы докладов Юбилейной научно- техническойконференциипрофессорско-преподавательскогосостава, посвященной 70-летию высшего строительного образования в Волгоградской области. / ВолгГАСА. – Волгоград, 2000. –76 с. 18.Сердобинцев, Ю. П., Сосков, А. А., Игумнов, А. В. Метод повышения износостойкости штампового инструмента при производстве керамических изделий: Автоматизация технологических процессов в машиностроении // Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ. – Волгоград, 1998. – 42 с. 19.Спиридонов, А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов / А.А. Спиридонов – М. : Машиностроение, 1981. – 184 с. 20.Сухарев, И.П. Исследования деформаций и напряжений методом муаровых полос / И.П. Сухарев, Б.Н. Ушаков – М. : Машиностроение, 1969. – 208 с. 21.Физика прочности композиционных материалов. Материалы III Всесоюзного семинара / – Л. : 1979. – 264 с. 22.Финк, К. Измерение напряжений и деформаций / К. Финк, Х. Рорбах – М. : Машгиз, 1961. – 368 с. 23.Челноков, В.А. О спектральном методе в прогнозировании прочности композиционных материалов / В.А. Челноков, М.Н. Голобородько – Л. : 1979. – 156 с. 24.Шевченко,Ю.Н.Термопластичностьприпеременных нагружениях / Ю.Н. Шевченко – К. : Наукова Думка, 1970. – 288 с. 25.Patil, S., Tay, Y. Y., Baratzadeh, F., & Lankarani, H. (2017). Modeling of friction-stir butt-welds and its application in automotive bumper impact performance part 2. impact modeling and bumper crash performance. JournalofMechanicalScienceandTechnology,31(7),3225-3232. 10.1007/s12206-017-0612-4 26.Kostek, R., & Aleksandrowicz, P. (2017). Simulation of car collision with an impact block. Paper presented at the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 252(1)10.1088/1757-899X/252/1/012008 27.Kostek, R., & Aleksandrowicz, P. (2017). Simulation of the right- angle car collision based on identified parameters. Paper presented at the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 252(1)10.1088/1757- 899X/252/1/012013 28.Kulkarni, A., Vora, R., & Ravi, K. (2017). Study design and analysis of automobile bumper for pedestrian safety. Paper presented at the IOP Conference Series:MaterialsScienceandEngineering,263(6)10.1088/1757- 899X/263/6/062060 29.Dixit, Y., Begeman, P., Dhaliwal, G. S., Newaz, G., Board, D., Chen, Y., & Faruque, O. (2017). Crashworthiness performance of carbon fiber composite (CFC) vehicle front bumper crush can (FBCC) assemblies subjected to high speed 40% offset frontal impact. Paper presented at the ASME International Mechanical EngineeringCongressandExposition,Proceedings(IMECE), 910.1115/IMECE2017-70357 30.Wei, Z., Karimi, H. R., & Robbersmyr, K. G. (2016). Analysis of the relationship between energy absorbing components and vehicle crash response. SAE Technical Papers, 2016-April(April)10.4271/2016-01-1541 31.Chen, H., Yang, Y., Wang, Y., & Wang, L. (2014). Study on the effect of beam parameters on automobile bumper collision performance. Energy Education Science and Technology Part A: Energy Science and Research, 32(5), 4373-4380. Retrieved from www.scopus.com 32.Li, Z., Duan, L., Chen, T., & Hu, Z. (2018). Crashworthiness analysis and multi-objective design optimization of a novel lotus root filled tube (LFT). Structural and Multidisciplinary Optimization, 57(2), 865-875. 10.1007/s00158- 017-1782-5 33.Teng, T. -., Chang, P. -., Liang, C. -., & Fung, D. -. (2017). Application of crash pulse on the car crashworthiness design. Advances in Mechanical Engineering, 9(9), 1-8. 10.1177/1687814017700096 34.Ispas, N., & Nastasoiu, M. (2017). Analysis of car's frontal collision against pole. Paper presented at the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 252(1)10.1088/1757-899X/252/1/012012