Объект исследования - несущие системы колёсных машин: рамы, корпуса и кузова. Предмет исследования - способы расчёта напряжённо-деформированного состояния несущих систем колёсных машин на основе метода конечных элементов. Цель работы - снижение трудоёмкости таких вычислений при рассмотрении большого числа расчётных случаев за счёт автоматизации нагружения и формирования граничных условий, с применением метода inertia relief (инерционная разгрузка) и метода твердотельной динамической модели автомобиля. На примере сложной несущей системы с шарнирным сочленением проведено два типа расчётов - с использованием метода inertia relief и метода твердотельной динамической модели, а также с применением «классического» метода задания нагрузок через упрощённые балочно-стержневые модели подвески, колёс, рулевого управления, стабилизатора поперечной устойчивости. Расчёты обеих моделей проведены для нескольких характерных для несущей системы расчётных случаев. Результаты расчёта показали адекватность полученного напряжённо-деформированного состояния для метода расчёта inertia relief по сравнению с «классическим» методом. Вместе с тем сделан вывод о большей точности задания действующих на несущую систему нагрузок в методе inertia relief - за счёт учёта локального изменения направления действующих сил в точках крепления подвески и других механизмов для различных расчётных случаев - по сравнению с «классическим» методом нагружения несущей системы. Сравнение расчётов показывает, что применение метода inertia relief даёт не только наибольшую точность расчёта напряжённо-деформированного состояния несущей системы автомобиля в локальных зонах, но также значительно снижает трудоёмкость расчётов при рассмотрении большого числа расчётных случаев в результате автоматизации формулировки граничных условий и нагрузок при их передаче из твердотельной динамической модели автомобиля.
The object of the study is the undercarriage of wheeled vehicles - frame, housing and body. The subject of the study is the ways of calculating the stress-strain state of the wheeled vehicles undercarriages on the basis of the finite element method. The aim of the work is to reduce the calculation complexity when considering a large number of calculated cases with the help of loading automation and the formation of boundary conditions by the usage of the inertia relief (inertial unloading) method and the solid-state dynamic vehicle. On the example of a complex undercarriage with articulated joint, two types of calculations have been carried out: using the inertia relief method and a solid-state dynamic model; and the use of the “classical” method of specifying loads through simplified beam-rod suspension model, wheels, steering, and anti-roll bar. Calculations of both models were performed for several calculation cases typical of the undercarriage. The results of the calculation proved the adequacy of the obtained stress-strain state determination by the method of calculation of inertia relief in comparison with the “classical” method. At the same time, it was concluded that the load affecting the undercarriage was more accurately determined by the applied inertia relief method compared with the “classical” loading method of the undercarriage since the local changes in the acting forces direction were taken into account at the attachment points of suspension as well as in the other mechanisms for different calculation cases. The comparison of calculations showed that the application of the inertia relief method not only provided greater accuracy in calculating the stress-strain state of the vehicle undercarriage in local areas, but also significantly reduced the complexity of calculations when considering a large number of calculated cases by automating the formulation of boundary conditions and loads when transferred from solid-state dynamic model of the vehicle.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.