Исследование напряжённо-деформированного состояния конструкции специального автомобиля, выполненного с применением композиционных материалов

• Автор: Черкасова, Светлана Алексеевна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 195 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЁТА НЕСУЩИХ СИСТЕМ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ПОЛИМЕРОВ И МЕТАЛЛОВ
1.1. Специальный транспорт для инвалидов
1.2. Металополимерные конструкции
1.2.1. Пластмассы. Композиционные пластики
1.2.2. Методы механических креплений металла и полимера
1.2.3. Клеи, используемые в соединении металл-пластик
1.3. Оценка прочности композиционных конструкций
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НДС ЭЛЕМЕНТОВ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ МАШИНЫ
2.1. Моделирование расчётной схемы
2.2. Задание начальных условий
2.3. Формирование ключевых узлов, линий элементов и поверхностей
обшивки
2.4. Задание нагрузок и граничных условий
2.5. Результаты расчёта НДС элементов несущей системы
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СПЕЦИАЛЬНОГО АВТОМОБИЛЯ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ИНВАЛИДОВ
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
4.1. Объект исследования, оборудование и методы эксперимента
4.2. Оценка напряжений в элементах конструкции
4.2.1. Испытания при статической нагрузке
4.2.1.1. Изгиб
4.2.1.2. Кручение
4.3. Оценка влияния остекления на несущую способность элементов конструкции специального автомобиля
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А ПОПЕРЕЧНЫЕ СЕЧЕНИЯ БАЛОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Приложение Б НОМЕРА ЭЛЕМЕНТОВ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ СПЕЦАВТОМОБИЛЯ
Приложение В РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Приложение Г КАРТИНЫ ДЕФОРМАЦИИ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Приложение Д НЕСУЩАЯ СИСТЕМА СПЕЦИАЛЬНОГО АВТОМОБИЛЯ.
Приложение Е
Приложение Ж РАСПОЛОЖЕНИЕ ДАТЧИКОВ
Приложение И РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Приложение К БАЛКА РАВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
Приложение Л РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА ЭКВИВАЛЕНТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПО СТЁКЛАМ В НАТУРНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. На современном этапе развития общественного транспорта в нашей стране перевозка пассажиров, относящихся к группе инвалидов с нарушением опорно-двигательного аппарата, неэффективна. Это связано с практическим отсутствием специальных транспортных средств в нашей стране. По данным официальной статистики в России насчитывается не менее 13 миллионов инвалидов или 9% населения страны. Применение низкопольного транспорта также не решает проблему, поскольку позволяет пользоваться им лишь лицам, способным передвигаться на нижних конечностях, пусть и с помощью костылей или протезов. Инвалиды-колясочники не имеют возможности погрузки даже в низкопольный транспорт в связи с его загруженностью. Поэтому возникает потребность в проектировании и создании специального автомобиля для перевозки данной группы пассажиров, который позволил бы им самостоятельно въезжать и выезжать из салона без посторонней помощи.
При разработке специального автомобиля для перевозки инвалидов-колясочников необходимо обеспечить следующее: малый вес, высокую прочность конструкции, высокую антикоррозийную стойкость, комфортность поездки для инвалида: его безопасность, удобство въезда и выезда из транспортного средства; малую стоимость автомобиля. Обеспечение некоторых требований, предъявляемых к специальному автомобилю, может быть реализовано посредством использования в его конструкции композиционных материалов.
Известно большое количество работ, посвященных изучению свойств полимерных композиционных материалов. Несмотря на значительные исследования, выполненные как отечественными (Л.Р. Вишняков, Д.М. Капинос, Н.И. Малинин, П.М. Огибалов, А.П. Петрова, Л.И. Тучинский), так и зарубежными учёными: К. Гурни, Дж. Гордон, А. Коттрел, Дж. Морли, А. Ставерман, Л.Р.Г. Трилор в данной области, и практическое применение

Для подтверждения преобладающей роли температурных напряжений в суммарном остаточном напряженном состоянии можно сослаться на работу [39], в которой установлено, что по мере охлаждения абсолютные величины температурных напряжений в материале увеличиваются на всём промежутке понижения температуры. Температурные деформации склеенных материалов определяются в основном коэффициентами термического расширения и перепадом температур при охлаждении. Коэффициент термического расширения частично отверждённого клеевого шва, представляющего тонкую прослойку, связанную с поверхностями соединяемых материалов, неизвестен, и определить его крайне сложно. Существенно и то, что уже перед охлаждением в шве наблюдаются усадочные напряжения, которые влияют на величину деформации шва.
Можно предположить, что влияние температуры и времени нагрева при охлаждении будет сказываться, прежде всего, на величине деформаций клеевого шва при охлаждении, что в итоге скажется на свойствах клеевой прослойки.
С целью эффективности использования клеевого соединения для большей прочности крепление можно использовать клеезаклёпочный метод, т.е. вдоль шва устанавливаются заклёпки. Размер заклёпок и расстояние между ними рассчитываются по известным формулам [138].
С точки зрения прочности соединения и жёсткости конструкции метод клеезаклёпочный наиболее эффективный, т.к. позволяет в 2 раза увеличить прочность клеевого соединения.
Проанализировав различные методы крепления, металл-полимер приходим к выводу, что клеезаклёпочный метод удовлетворяет всем технологическим требованиям, которые предъявляются к большим деталям корпусов автобусов, таких как крыша. Следовательно, обшивку транспортных средств для перевозки пассажиров целесообразнее выполнять из композиционных материалов с помощью клеезаклёпочного способа крепления.