Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Оптимизация конструкции основания кузова грузопассажирского автомобиля в целях повышения энергоемкости при боковом ударе

Опубликовано: 08.02.2021

Авторы: Сулегин Д.А.

Опубликовано в выпуске: #2(110)/2021

DOI: 10.18698/2308-6033-2021-2-2059

Раздел: Механика | Рубрика: Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Рассмотрены возможности повышения уровня пассивной безопасности автомобиля путем разработки решений по усилению основания кузова. Методом достижения поставленной цели являлось математическое моделирование с использованием модулей топологической оптимизации (Topology Optimization), а также топографической оптимизации листовых тел программного продукта Altair Inspire и явной динамики LS-DYNA программного продукта ANSYS. Для того чтобы проверить эффективность усилений основания кузова, в качестве режима нагружения был выбран боковой удар о столб, регламентированный ЕЭК ООН 135. Критериями эффективности приняты энергоемкость, определяемая как отношение энергии системы к остаточной (пластической) деформации на уровне центра двери, и остаточное жизненное пространство. На основании результатов оптимизации были получены три варианта расположения усиливающих элементов, один из которых был далее дополнительно усилен с помощью пеноалюминия. По результатам моделирования проведена сравнительная оценка эффективности рассмотренных вариантов усиления. Наиболее эффективный вариант (с поперечными выштамповками и пеной) позволил повысить энергоемкость на 57,5 %. Выполнена оценка остаточного жизненного пространства, обсечение которого оказалось возможно лишь одним вариантом усиления: с поперечными выштамповками с пеной.


Литература
[1] Зузов В.Н., Сулегин Д.А. Исследование влияния на энергоемкость основных силовых элементов кузова автомобиля в зоне бокового удара. Вестник ЮУрГУ. Сер. Машиностроение, 2020, т. 20, № 4, с. 20–34. DOI: 10.14529/engin200403
[2] Clausen P., Pedersen C.B.W. Non-parametric large-scale structural optimization for industrial applications. III ECCM, Lisbon, Portugal. June 5–8, 2006, рр. 149–156.
[3] Комаров В.А. Проектирование силовых аддитивных конструкций: теоретические основы. Онтология проектирования, 2017, т. 7, № 2 (24), с. 191–206. DOI: 10.18287/2223-9537-2017-7-2-191-206
[4] Rozvany G.I.N. A critical review of established methods of structural topology optimization. Structural and Multidisciplinary Optimization, 2009, vol. 37, no. 3, рр. 217–237. DOI: 10.1007/s00158-007-0217-0
[5] Вдовин Д.С. Метод топологической оптимизации в задачах проектирования безопасных кабин сельскохозяйственной и строительной техники. Известия МГТУ МАМИ, 2018, № 4 (38), с. 21–29.
[6] Правила ЕЭК ООН № 135 (документ E/ECE/324/Rev.2/Add.134/Rev.1–E/ECE/TRANS/505/Rev.2/Add.134/Rev.1). Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении их характеристик при боковом ударе о столб (БУС). ООН, 2016, 48 с.
[7] Ranjan R., Hanchate V., Urquiza A. Practical aspects of finite element simulation. 3rd ed. Colombia, Altair Engineering, 2015, 503 p.
[8] Reid J.D., Hargrave M.W., Paulson S.L. LS-DYNA a computer modeling success story. Public roads, 2001, no. 4, рр. 21–25.
[9] Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Определение критериев выбора параметров материала наполнителя в несущих тонкостенных конструкциях каркасного типа применительно к задачам пассивной безопасности автомобилей. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 4. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2019-4-1865
[10] Deshpande V.S., Fleck N.A. Isotropic models for metallic foams. J. Mech. Phys. Solids, 2000, no 48, pp. 1253–1283.