Отправить статью по E-mail Топологическая оптимизация силовой конструкции каркаса безопасности
- Авторы: Жителев Д.А.1, Поздняков Т.Д.1, Сулегин Д.А.1
-
Учреждения:
- Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
- Выпуск: Том 17, № 2 (2023)
- Страницы: 179-186
- Раздел: Транспортные и транспортно-технологические комплексы
- URL: https://ogarev-online.ru/2074-0530/article/view/253974
- DOI: https://doi.org/10.17816/2074-0530-260838
- ID: 253974
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Проведённое раннее исследование напряжённо-деформированного состояния каркаса безопасности, спроектированного в соответствии с требованиями Российской автомобильной федерацией (РАФ), показало, что конструкция не обеспечивает требования по деформации при боковом воздействии. Следовательно, исходная конструкция требует дополнительной проработки с применением современных подходов к проектированию.
Цель. В данной статье рассматривался вопрос поиска оптимальной конструкции каркаса безопасности гоночного автомобиля на базе топологической оптимизации с целью обеспечения требований по жёсткости при минимизации массы.
Методы. Для реализации метода топологической оптимизации проведено математическое моделирование при помощи модуля Structural Optimization программного комплекса Ansys. Для проверки эффективности оптимизированной конструкции были выбраны испытания, регламентированные РАФ. Для оценки результатов сравнивались результаты моделирования испытаний до и после оптимизации.
Результаты. Масса оптимизированной конструкции уменьшилась на 6% относительно исходной. При испытаниях на главной и передней дуге жёсткость конструкции сохранилась. При испытании с боковой нагрузкой главной дуги деформации оптимизированной конструкции уменьшились на 98%.
Выводы. Результаты моделирования регламентированных РАФ испытаний показали, что конструкция каркаса безопасности, разработанная на основе карты псевдоплотностей материала, полученной в результате топологической оптимизации, соответствует требованиям по допускаемой деформации. Дальнейшее исследование НДС каркаса безопасности должно проводиться совместно с конечноэлементной моделью автомобиля для учёта нагрузок, возникающих в результате деформации кузова.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Даниил Анатольевич Жителев
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Автор, ответственный за переписку.
Email: daniil2699@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8080-1419
SPIN-код: 6751-6872
студент, кафедра Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы
Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1Тихон Дмитриевич Поздняков
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: t.pozdnyakov@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8966-1806
SPIN-код: 9150-2654
старший преподаватель, кафедра Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы
Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1Дмитрий Андреевич Сулегин
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: d_sulegin@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3359-3829
SPIN-код: 6960-2909
доцент, канд. техн. наук, первый заместитель декана факультета Специальное машиностроение
Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1Список литературы
- Российская автомобильная федерация. Оборудование безопасности: приложение J. М.: РАФ. 2014. С. 253.
- Жителев Д.А., Поздняков Т.Д., Сулегин Д.А., и др. Исследование экспериментального и численного поведения тонкостенных труб при квазистатическом режиме нагружения // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2022. № 4(139). С. 85-96. EDN: TVZSXR doi:
- 10.46960/1816-210X_2022_4_85
- Сулегин Д.А., Зузов В.Н. Топологическая оптимизация конструкции крыши легкового автомобиля с целью повышения энергоёмкости при боковом ударе // Известия МГТУ “МАМИ“. 2021. Т. 15, №1. C. 81-88. EDN: UFBAPZ doi: 10.31992/2074-0530-2021-47-1-81-88
- 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 ее минимальной массы // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2019. № 2(125). С. 163-170. EDN ZTSJEL doi: 10.46960/1816-210X_2019_2_163
- Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Топологическая оптимизация конструкции бампера автомобиля при ударном воздействии с позиций пассивной безопасности // Известия МГТУ “МАМИ“. 2018. Т. 12, №2. C. 2-9. EDN XUWXVB doi: 10.17816/2074-0530-66811
- Шабан Б.А., Зузов В.Н. Особенности моделирования каркасных элементов кузовов и кабин автомобилей при исследовании пассивной безопасности // Наука и образование. Электрон. журн. 2012. № 11. C. 81–104. doi: 10.7463/1112.0486675
- Шабан Б.А., Зузов В.Н. Анализ влияния конструктивных факторов кабины на пассивную безопасность грузовых автомобилей при ударе по передним стойкам // Наука и образование. Электрон. журн. 2013. № 11. C. 95–106. doi: 10.7463/1113.0636798
- Шабан Б.А., Зузов В.Н. Анализ влияния конструктивных факторов на пассивную безопасность кабины грузового автомобиля при фронтальном ударе // Наука и образование. Электрон. журн. 2013. № 8. C. 91–108. doi: 10.7463/0813.0580257
- 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.
- Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Проблемы поиска оптимальных решений для обеспечения пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей при минимальной массе // Известия МГТУ “МАМИ“. 2018. Т. 12, №4. C. 92-102. doi: 10.17816/2074-0530-66869.
- Зузов В.Н., Сулегин Д.А. Исследование влияния на энергоёмкость основных силовых элементов кузова автомобиля в зоне бокового удара // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2020. Т. 20, № 4. С. 20-34. EDN MJDFIQ doi: 10.14529/engin200403
- Сулегин Д.А., Зузов В.Н. Исследование влияния усиливающих элементов двери автомобиля на пассивную безопасность при боковом ударе // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2021. № 1(132). С. 86-97. EDN MPXGAF doi: 10.46960/1816-210X_2021_1_86
- 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. Электрон. журн. 2013. № 3. С. 129–156. doi: 10.7463/0313.0542301.
Дополнительные файлы
