Исследование остаточного напряжённо-деформированного состояния несущей системы минипогрузчика при многократном нагружении по требованиям стандарта безопасности ROPS
https://doi.org/10.51187/0135-3152-2023-1-46-55
Аннотация
Введение (постановка задачи и актуальность). Обеспечение безопасности дорожных машин является актуальной задачей. В частности, она применима к дорожно-строительной технике. В статье представлен алгоритм, позволяющий получить наиболее точные результаты расчётов по методике, описанной в ГОСТ Р ИСО 3471 (ROPS): испытания землеройных машин на безопасность при опрокидывании.
Цель работы заключается в исследовании напряжённо-деформированного состояния (НДС) конструкции коммунальной платформы, учитывающего остаточные напряжения, деформации и релаксацию конструкции при многократном нагружении в соответствии с требованиями по безопасности при опрокидывании землеройных машин.
Методология и методы. В статье представлена модель кабины минипогрузчика для проведения прочностного расчёта, созданная в программе конечно-элементного анализа. Сравнительная оценка проведена на основании результатов натурного эксперимента, проведённого на реальной конструкции и виртуального моделирования. Объектом исследования является кабина минипогрузчика. Предметом исследования являются методы проектирования силовых конструкций транспортных средств и их использование с учётом условий эксплуатации.
Результаты и научная новизна. Создан алгоритм, учитывающий влияние остаточных напряжений, деформаций и релаксацию конструкции для последующих нагружений, который позволяет снизить погрешность расчёта по перемещениям для коммунальной платформы с 84,5 до 4,5%. Достигнутая внутренняя энергия при вертикальном нагружении на 426% больше, а для случая продольного нагружения на 14,6% больше, чем для варианта, не учитывающего остаточные напряжения и деформации.
Практическая значимость. Предлагаемый алгоритм позволяет учесть требования стандарта ГОСТ Р ИСО 3471 в части недопущения приведения в порядок или ремонта конструкции между нагружениями, что является фактическим эксплуатационным режимом.
Об авторах
М. В. ЧетвериковРоссия
Четвериков Михаил Викторович – студент
г. Москва 105005
Р. Б. Гончаров
Россия
Гончаров Роман Борисович – канд. техн. наук
г. Москва 105005
Д. О. Бутарович
Россия
Бутарович Дмитрий Олегович – канд. техн. наук
г. Москва 105005
Список литературы
1. Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Совершенствование конструкций кабин грузовых автомобилей на стадии проектирования для обеспечения требований пассивной безопасности при ударе и минимизации массы // Труды НАМИ. – 2019. – № 4 (279). – С. 28–37.
2. Шабан Б.А., Зузов В.Н. Анализ влияния конструктивных факторов кабины на пассивную безопасность грузовых автомобилей при ударе по передним стойкам // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2013. – № 11. – С. 95–106.
3. Хусаинов А.Ш., Кузьмин Ю.А. Пассивная безопасность автомобиля: Учебное пособие для студентов направлений 190100.62 «Наземные транспортно-технологические комплексы» по профилю – Автомобилеи тракторостроение и «Наземные транспортно-технологические средства» по специализации «Автомобили и тракторы». – Ульяновск: УлГТУ, 2011. – 92 с.
4. Зузов В.Н., Сулегин Д.А. Исследование влияния на энергоёмкость основных силовых элементов кузова автомобиля в зоне бокового удара // Вестник ЮУрГУ. Серия: Машиностроение. – 2020. – Т. 20. – № 4. – С. 20–34.
5. Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Особенности поиска оптимальных параметров усилителей задней части кабины грузового автомобиля на базе параметрической и топологической оптимизации с целью обеспечения требований по пассивной безопасности по международным правилам и получения её минимальной массы // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2019. – № 2 (125). – С. 163–170.
6. Вдовин Д.С. Метод топологической оптимизации в задачах проектирования безопасных кабин сельскохозяйственной и строительной техники // Известия МГТУ МАМИ. – 2018. – № 4 (38). – С. 21–29.
7. Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Проблемы поиска оптимальных конструктивных параметров бампера автомобиля при ударном воздействии с позиций пассивной безопасности // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2018. – № 3 (122). – С. 130–136.
8. Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Проблемы поиска оптимальных решений для обеспечения пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей при минимальной массе // Известия МГТУ МАМИ. – 2018. – № 4 (38). – С. 92–102.
9. Gore P., Barjibhe R.B. Design of protective structure of operator cabin against falling object (FOPS) // International Journal of Latest Trends in Engineering and Technology (IJLTET). – 2014. – V. 3. – P. 228–236.
10. Karliński J., Rusiński E., Smolnicki T. Protective structures for construction and mining machine operators // Automation in Construction. – 2008. – V. 17. – P. 232–244.
11. Clark B. The behavior of rollover protective structures subjected to static and dynamic loading conditions. PhD dissertation. – School of Civil Engineering Queensland University of Technology, 2005.
12. ГОСТ Р ИСО 3471-2009. Машины землеройные. Устройства защиты при опрокидывании. Технические требования и лабораторные испытания. – М.: Стандартинформ, 2011. – 32 с.
13. Шабан Б.А., Зузов В.Н. Особенности моделирования каркасных элементов кузовов и кабин автомобилей при исследовании пассивной безопасности // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2012. – № 11. DOI: 10.7463/1112.0486675.
14. Шабан Б.А., Зузов В.Н. Особенности построения конечно-элементных моделей кабин для исследования пассивной безопасности при ударе в соответствии с правилами ЕЭК ООН № 29 // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2013. – № 03. DOI: 10.7463/0313.0542301.
15. Belytschko T., Lin J., Tsay C.S. Explicit algorithms for nonlinear dynamics of shells // Comput. Methods Appl. Mech. Eng. – 1984. – V. 42, iss. 2. – P. 225–251.
16. Doğan U.Ç. Eff ect of strain history on simulation of crashworthiness of a vehicle. – Middle East Technical University, 2009.
Рецензия
Для цитирования:
Четвериков М.В., Гончаров Р.Б., Бутарович Д.О. Исследование остаточного напряжённо-деформированного состояния несущей системы минипогрузчика при многократном нагружении по требованиям стандарта безопасности ROPS. Труды НАМИ. 2023;(1):46-55. https://doi.org/10.51187/0135-3152-2023-1-46-55
For citation:
Chetverikov M.V., Goncharov R.B., Butarovich D.O. Study of residual stress-strain behavior of a load-bearing system of a skid-steer loader under multiple loads according to the ROPS safety standard. Trudy NAMI. 2023;(1):46-55. (In Russ.) https://doi.org/10.51187/0135-3152-2023-1-46-55