Совершенствование весовых, жесткостных и прочностных показателей автобусных кузовов путем использования свойств конструкций типа "Монокок"

• Автор: Воронков, Олег Викторович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 420 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ состояния проблемы и задачи исследования
1.1. Механика автобусных кузовов
1.2. Пути снижения собственной массы автобусного кузова при удовлетворении требований по прочности и жесткости
1.3. Трехслойные панели и оболочки, разновидности конструкций, механика прочностной работы
1.4. Эффективность применяемых материалов
1.5. Анализ существующих методик выбора оптимальных параметров трехслойной панели
1.6. Постановка цели и задач исследования
2. Автобусный кузов типа «монокок»
2.1. Элементы механики современного автобусного кузова
2.2. Расчетно-экспериментальное исследование механических свойств ЭКП
2.3. Расчетно-экспериментальное исследование прочностных и жесткостных свойств автобусного кузова типа «монокок»
2.4. Методика совершенствования весовых, жесткостных и прочностных характеристик автобусных кузовов
2.5. Примеры практической апробации предложенных принципов
и методики
3. Оценка эффективности конструкционных материалов
3.1. Условия сравнения: допущения и гипотезы
3.2. Характеристические коэффициенты материалов
3.3. Коэффициенты эффективности материалов
3.4. Методика выбора эффективного сочетания материалов
4. Механика трехслойной панели
4.1. Тип трехслойных панелей, рациональный для применения в автобусных кузовных конструкциях
4.2. Виды и величины действующих нагрузок

4.3. Величины применяемых коэффициентов запаса
4.4. Напряженное состояние трехслойной панели
4.5. Устойчивость конструктивных элементов панели
4.6. Деформированное состояние трехслойной панели
4.7. Методика выбора рациональных геометрических параметров трехслойной панели
Результаты, выводы и практические рекомендации
Библиографический список
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е
Приложение Ж
Приложение И
Приложение К
Приложение Л

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Минимально возможная собственная масса несущих частей при обеспечении необходимой прочности и жесткости является одним из важных требований, предъявляемых к современному автобусному кузову. Доминирующая на данный момент в отношении конструкции автобусных кузовов каркасная концепция находится уже практически на пределе возможностей по дальнейшей весовой оптимизации таких конструкций, т.к. не позволяет эффективно использовать существующие высокопрочные материалы и материалы низкой плотности. Следовательно, дальнейшее совершенствование автобусного кузова должно быть связано с разработкой новой концепции прочностной работы его несущей системы. Одной из таких новых концепций является разработанная автором концепция автобусного кузова типа «монокок» как развитие идеи Я. Павловского о «закрытом» в механическом смысле кузове автобуса [54]. Данная концепция подразумевает эффективное использование в конструкции кузова автобуса различных материалов и несущих трехслойных панелей, высокая весовая эффективность которых доказана в ходе длительного опыта их производства и эксплуатации в различных отраслях техники. Эффективным способам внедрения трсх-слойных панелей в конструкцию автобусных кузовов к настоящему моменту посвящено относительно небольшое количество научных работ.
В сложившейся ситуации существует реальная потребность в подробном исследовании вопросов механики автобусного кузова типа «монокок» и поиске путей эффективного внедрения трехслойных панелей в конструкцию несущей системы такого автобусного кузова с целью снижения ее собственной массы.
Цель работы: теоретически и экспериментально исследовать возможности повышения прочности и жесткости автобусных кузовов и снижения их массы за счет использования свойств конструкций типа «монокок».
Таким образом, тот факт, что передняя стенка фактически не может воспринимать сдвигающую нагрузку по сравнению с другими структурными единицами (т.к. не является ЭКП), принципиально меняет механику прочностной работы всего кузова. В данном случае передняя и задняя стенки фактически исключаются из процесса сопротивления деформированию (по идеализированной теории), хотя они по-прежнему могут участвовать в процессе передачи и распределения нагрузки на другие структурные элементы.
Сопротивление внешней скручивающей нагрузке в кузове, не являющимся замкнутой системой ЭКП, осуществляется преимущественно за счет скручивания его отдельных структурных единиц. В рассматриваемом случае это скручивание основания, крыши и бо- рис 2.1.7. Кузов, не являющийся замкнутой системой ЭКП ковин. Также сопротивление возникает за счет изгибной деформации поперечных секций кузова (шпангоутов). В рассматриваемом примере передняя стенка претерпевает существенную изгибную деформацию. Задняя стенка, которая в данном случае является ЭКП, поворачивается, не претерпевая существенных деформаций. Все ЭКП кузова, не являющегося замкнутой системой (незамкнутого кузова), при нагружении его скручивающим моментом не находятся в рациональных условиях прочностной работы (по идеализированной теории) - механизм сопротивления 2.