Методика и средства расчетного анализа прочности и жесткости рам автомобилей повышенной проходимости

• Автор: Садчиков, Юрий Викторович
• Шифр специальности: 01.02.04, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1.
1.
Глава
2.
2.

Проведение экспериментальных

исследований рамы автомобиля

Методика проведения испытаний

Методика измерения и обработки результатов
Экспериментальные исследования рамы автомобиля при изгибе
Экспериментальные исследования рамы автомобиля при кручении
Разработка средств для создания математической модели рамы грузового автомобиля повышенной проходимости
Четырехузловой плоский конечный элемент тонкой оболочки
Четырехузловой изопараметрический элемент мембраны
Четырехузловой элемент изгибаемой пластины
Исследование точности плоского конечного элемента тонкой оболочки
Стр. 5
2.
3.
Глава
4.
Сокращенное интегрирование энергии деформации сдвига как один из способов улучшения сходимости решения для конструкций рамного типа
Численные исследования напряженнодеформированного состояния рамы грузового автомобиля повышенной проходимости
Математическая модель рамы
Численное моделирование натурного эксперимента
Численные исследования общего напряженнодеформированного состояния рамы в составе несущей системы автомобиля
Исследование рамы без учета ее упругого взаимодействия с надстройкой
Исследование рамы с учетом ее упругого взаимодействия с другими элементами несущей системы
Численные исследования локального напряженнодеформированного состояния рамы ж зонах с повышенными градиентами напряжений
Глава 6 Численные исследования вариантов
конструкции рамы автомобиля с пружинной передней подвеской
Общие выводы по работе
Литература


Ю.Апанович [3, 5] также разрабатывал комбинированные оболочечно-стержневые конечноэлементные модели, в которых регулярные зоны лонжеронов и поперечин рам моделировались элементами тонкостенного стержня, а «узлы» рамы - элементами оболочки. Проблема сопряжение стержневых и оболочечных элементов осуществлялась при помощи специально разработанного алгоритма. А. И. Голованов, В. В.Нехотяев [] на основании результатов экспериментов показали, что характер деформирования элементов рамы большегрузного автомобиля происходит в соответствии с теорией тонкостенных стержней В. Власова. Для анализа общего НДС рам автомобилей они также использовали смешанные модели. Моделирование «узлов» рамы осуществлялось по результатам расчетно-экспериментальных исследований рамы, а для лонжеронов и поперечин использовалась модель тонкостенного стержня. Экспериментальные исследования рам большегрузных автомобилей проводились с участием сотрудников ОАО КАМАЗ [7] . Значительный вклад в изучение рамных автомобильных конструкций внесли расчетные и экспериментальные исследования, проводившиеся В. Н.Белокуровым, М. Н.Заксом, A. A.Захаровым [, , , , , , , , , ]. Кроме того, В. Н. Белокуров, A. A. Захаров исследовали влияние надстройки автомобиля (в частности, самосвальной платформы и надрамнника) на интегральную жесткость несущей системы. Ранее Кук [] исследовал влияние различных конструктивных решений кузова на интегральную жесткость несущей системы. Развитие смешанных методов исследования рамных конструкций объяснялось в первую очередь их экономичностью. Использование более точных (оболочечных) моделей для расчета рам в -е годы было возможно только в крупных исследовательских центрах, обладавших доступом к значительным вычислительным ресурсам. В то же время практические конструкторы и расчетчики такими ресурсами не располагали. При экономичности смешанных методов у них . НДС рамы в зонах конструктивной неоднородности (в первую очередь, в узлах рамы), которые являются наиболее нагруженными зонами рамы. Во-вторых, использование смешанных методов предполагает высокую квалификацию расчетчика не только как инженера, но и как механика и математика. Дальнейшее развитие методов расчета рам связано, с одной стороны, со стремительным ростом вычислительных возможностей ЭВМ, в том числе и персональных, и, с другой стороны, с развитием и внедрением в расчетную практику численных методов расчета (в первую очередь, метода конечных элементов, который позволяет исследовать характеристики жесткости и прочности достаточно сложных конструкций) , а также методов вычислительной геометрии и трехмерного моделирования. Одним из первых математиков, применивших МКЭ, был Курант. В г. Сен-Венана, используя линейную аппроксимацию функции напряжений внутри каждого из совокупности треугольных элементов []. Исторически первыми работами по использованию МКЭ в задачах расчета инженерных сооружений являются статьи Тернера, Клафа, Мартина и Топпа [4] и Аргириса и Келси [, ] . МКЭ, исчисляется десятками тысяч. С основами метода и его технических приложений можно ознакомиться в книгах Зенкевича [, ], Галлагера [], Сегерлинда [], Батте и Вилсона [9], Норри и де Фриза []. Вариационные принципы, на которых основывается большинство формулировок МКЭ, очень хорошо изложены в книге Васидзу []. В нашей стране развитию метода посвящены работы [, , , , , , , ] . Моделирование рамы автомобиля как тонкостенной оболочечной конструкции является следствием внедрения МКЭ в расчетную практику. В наибольшей степени это справедливо для тонких искривленных оболочек, которые являются сложнейшим тестом для МКЭ []. Конечные элементы тонкой оболочки, основанные на классической гипотезе Кирхгоффа-Лява, включают в себя производные от перемещений высокого порядка, что приводит к достаточно жестким требованиям на условия гладкости. Строгое выполнение этих требований в общем случае приводит к увеличению количества узловых неизвестных. Однако, имеются специальные приемы ослабления требований гладкости, в том числе за счет использования смешанных [] и гибридных [] моделей. При выполнении этих требований уменьшение размеров конечных элементов должно приводить к достижению сходимости решения при любом виде деформированного состояния [] .