Экспериментальное исследование алюминиевых материалов и их сварных соединений на соответствие требованиям пассивной безопасности кабин сельскохозяйственной и дорожно-строительной техники при опрокидывании по ГОСТ ISO 3471-2015

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. В настоящее время для сельскохозяйственной и дорожно-строительной техники широкое распространение получили кабины с интегрированными силовыми элементами, защищающими оператора при опрокидывании. Одним из способов существенного снижения массы защитного силового каркаса кабин является применение алюминиевых сплавов, однако, при этом возникают проблемы с механическими свойствами алюминия в зоне сварного соединения. Появившиеся в последнее время технологии трёхмерной печати алюминиевых сплавов позволяют получать конструкции сложной формы, обладающие большой пластичностью и ударной вязкостью. Тем не менее, применение таких материалов при конструировании каркасов кабин требует дополнительных исследований на соответствие требованиям пассивной безопасности ГОСТ ISO 3471-2015.

Цель — исследовать напряженно-деформированное состояние состояния образцов алюминиевых сплавов и их сварного соединения и оценить их соответствие требованиям пассивной безопасности ГОСТ ISO 3471-2015.

Методы. В работе использован экспериментально-расчётный метод исследования. При проведении эксперимента используются разрывная машина и маятниковый копер.

Результаты. Получены механические характеристики образцов из алюминия, изготовленных аддитивным методом, а также их сварных соединений и установлена их степень соответствия требованиям пассивной безопасности кабин по ГОСТ ISO 3471-2015.

Заключение. На основании проведённого исследования сделан положительный вывод о возможности использования алюминия и его сварных соединений в защитных конструкциях кабин сельскохозяйственной и дорожно-строительной техники.

Об авторах

Денис Сергеевич Вдовин

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Email: vdovin@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0002-6227-0471
SPIN-код: 9449-9230

канд. техн. наук, доцент кафедры СМ-10 «Колёсные машины»

Россия, Москва

Дмитрий Алексеевич Александров

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexandrov.d@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0009-9635-5415
SPIN-код: 5217-0552

аспирант кафедры СМ-10 «Колёсные машины»

Россия, Москва

Никита Владиславович Синюков

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Email: sinukov_nikita@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-4923-2624
SPIN-код: 3449-1730

заведующий лабораторией кафедры ЛТ-5 «Проектирование объектов лесного комплекса»

Россия, Москва

Дмитрий Николаевич Рудьков

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Email: Rudkov_dmitri@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-8880-5758

заведующий лабораторией кафедры ЛТ-7 «Транспортно-технологические средства и оборудование лесного комплекса»

Россия, Москва

Список литературы

  1. ГОСТ ISO 3471-2015. Машины землеройные. Устройства защиты при опрокидывании. Технические требования и лабораторные испытания. М.: Российский институт стандартизации, 2021.
  2. Вдовин Д.С. Метод топологической оптимизации в задачах проектирования безопасных кабин сельскохозяйственной и строительной техники // Известия МГТУ “МАМИ“. 2018. Т. 12, № 4. C. 21–29. doi: 10.17816/2074-0530-66817
  3. Stahl S., Dietz G., Bischof S., et al. Lightweight Construction of a Multipurpose Vehicle Cabin. In: Engineering, Materials Science, 2019.
  4. Hydro I.A. More aluminium in agricultural tractor of the future. The aluminium knowledge hub. Дата обращения: 25.03.2024. Режим доступа: https://www.shapesbyhydro.com/en/sustainable-design/more-aluminium-in-agricultural-tractor-of-the-future/
  5. Naumov A., Isupov F., Rylkov E., et al. Microstructural evolution and mechanical performance of Al-Cu-Li alloy joined by friction stir welding // Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9, N. 6. P. 14454–14466. doi: 10.1016/j.jmrt.2020.10.008
  6. Ryl’kov E.N., Isupov F.Y., Naumov A.A., et al. Comparative Analysis of the Mechanical Properties of the Friction Stir Welding Joints of Various Aluminum Alloys // Russ. Metall. 2019. 1531–1536. doi: 10.1134/S0036029519130329
  7. Panchenko O., Kurushkin D., Mushnikov I., et al. A high-performance WAAM process for Al-mg-Mn using controlled short-circuiting metaltransfer at increased wire feed rate and increased travel speed // Materials & Design. 2020. Vol. 195. doi: 10.1016/j.matdes.2020.109040
  8. Vdovin D.S., Levenkov Y.Y., Chichekin I.V. Prediction of fatigue life of suspension parts of the semi-trailer in the early stages of design // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020. Vol. 820, N. 1. doi: 10.1088/1757-899X/820/1/012002
  9. Vdovin D.S., Levenkov Y.Y., Chichekin I.V. Light frame design for quad bike using topology optimization // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019. Vol. 589, N. 1. doi: 10.1088/1757-899X/589/1/012026
  10. ГОСТ 6996-66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств. М.: Стандартинформ, 2006.
  11. ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.
  12. DIN EN 755-2-2016. Aluminium and aluminium alloys — Extruded rod/bar, tube and profiles — Part 2: Mechanical properties; German version EN 755-2:2016
  13. ГОСТ 21631-2019. Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. — М.: Стандартинформ, 2020.
  14. Левенков Я.Ю., Вдовин Д.С., Александров Д.А. Разработка ROPS из алюминиевых сплавов для фронтальных погрузчиков // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2023. № 3. С. 1–15.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Интегрированная защитная конструкция во время испытаний.

Скачать (259KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Напечатанная пластина из сплава АМг5.

Скачать (160KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сваренные пластины из напечатанного АМг5 и сплава 6082Т4 (слева) и напечатанного АМг5 и листового АМг5 (справа).

Скачать (415KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Размеры, мм, типового образца для испытания на ударную вязкость.

Скачать (22KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Размеры, мм, образца для испытания на растяжение: сварка напечатанного АМг5 и сплава 6082Т4.

Скачать (137KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Образец для испытания на растяжение: напечатанный алюминий АМг5 и листовой АМг5.

Скачать (139KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Образец для испытания на растяжение: напечатанный алюминий АМг5.

Скачать (190KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Испытательное оборудование: а — универсальная испытательная машина Zwick/Roell серии Allround Z100; b — маятниковый копер МК-30.

Скачать (292KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Разрушенные образцы после испытания на ударную вязкость: а — 6082Т сваренный с напечатанным алюминием; b — АМг5, сваренный с напечатанным алюминием.

Скачать (115KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Зависимость напряжения, МПа, и деформации, %, при испытании на растяжение образцов из напечатанного алюминия (образец материала без сварки): 1 — образец № 1; 2 — образец № 2; 3 — образец № 3.

Скачать (124KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Разорванные образцы из напечатанного алюминия (образец материала без сварки).

Скачать (69KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Зависимость напряжения, МПа, и деформации, %, при испытании на растяжение образцов из напечатанного алюминия, сваренного с листовым АМг5: 1 — образец № 1; 2 — образец № 2.

Скачать (126KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Разорванные образцы из напечатанного алюминия, сваренного с листовым АМг5.

Скачать (193KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Зависимость напряжения, МПа, и деформации, %, при испытании на растяжение образцов из напечатанного алюминия, сваренного с 6082Т4: 1 — образец № 1; 2 — образец № 2.

Скачать (145KB)
Метаданные
16. Рис. 15. Разорванные образцы из напечатанного алюминия, сваренного с 6082Т4.

Скачать (110KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».