Снижение требований к прочности материала подрамника грузового автомобиля с независимой подвеской путем топологической оптимизации конструктивно-силовой схемы



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Описано применение метода топологической оптимизации на базе конечно-элементного моделирования при проектировании высоконагруженных деталей шасси автомобиля. Даны краткие теоретические сведения о методе оптимизации, основанном на применении концепции тела переменной плотности и рассмотрены две популярные постановки задачи: с целевой функцией в виде минимума потенциальной энергии деформации и целевой функции в виде минимальной массы. Причем в первом случае ограничения целевой функции задают в виде максимально допустимого для использования процента исходного объема пространства проектирования, а во втором случае ограничения на целевую функцию задают в виде максимально допустимых перемещений и напряжений в элементах пространства проектирования. Приведен пример синтеза силовой схемы подрамника передней независимой подвески грузового автомобиля с описанием расчётной модели. Для решения задачи оптимизации выбраны пять наиболее тяжелых нагрузочных режимов работы подрамника. Показана фигура доступного по компоновке пространства проектирования для подрамника. Результат решения задачи топологической оптимизации подвержен геометрической интерпретации в виде выделения отдельных деталей и объединения их в сборочные единицы. В результате получена конструкция подрамника, близкая к ферменному типу (без элементов, работающих на изгиб и сдвиг). Для получившейся конструкции проведен поверочный расчет на прочность при тех же пяти нагрузочных режимах. Полученные результаты анализа прочности показывают невысокие действующие напряжения в деталях подрамника, что объясняется отсутствием значительных концентраторов напряжений и соответствием пространственной топологии конструкции подрамника решению задачи топологической оптимизации. Невысокие действующие напряжения позволили применить в качестве конструкционного материала подрамника недорогую сталь с невысокими прочностными свойствами. Таким образом, применение метода топологической оптимизации для создания оптимальных конструктивно-силовых схем высоконагруженных конструкций позволяет снижать требования к свойствам материала при одновременном повышении эксплуатационных характеристик изделия - прочности, жесткости и снижении массы.

Об авторах

М. Л Шаболин

МГТУ им. Н.Э. Баумана

Д. С Вдовин

МГТУ им. Н.Э. Баумана

Email: vdovinsky@mail.ru
к.т.н.

Список литературы

  1. Горбунов А.Ю., Смирнов А.А. Анализ перспективных конструкций несущих систем грузовых автомобилей на примере патентов мировых производителей // Инженерный журнал: Наука и инновации. 2015. № 4(40). С. 3-13.
  2. Болдырев А.В. Топологическая оптимизация силовых конструкций на основе модели переменной плотности // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Том 13. № 1(3). С. 670-673.
  3. Гончаров П.С., Артамонов И.А., Халитов Т.Ф., Денисихин С.В., Сотник Д.Е. NX Advanced Simulation. Инженерный анализ. М.: ДМК Пресс, 2012. 504 с.
  4. Сысоева В.В., Чедрик В.В. Алгоритмы оптимизации топологии силовых конструкций // Ученые записки ЦАГИ. Том XLII. 2011. С. 91-102.
  5. Шевцова В.С., Шевцова М.С. Сравнительный анализ методов оптимизации топологии SIMP и Level Set (на примере реконструкции крыла стрекозы) // Вестник южного научного центра. 2013. Том 9. № 1. С. 8-16.
  6. Ch. Le, J. Norato and others. Stress-based topology optimization for continua // Structural and Multidisciplinary Optimization. April 2010. Volume 41, Issue 4, pp. 605-620.
  7. Горобцов А.С., Шурыгин В.А., Серов В.А., Дьяков А.С., Лаптева В.О., Макаров А.А. Разработка математической модели многоопорной транспортной машины для перевозки крупногабаритных неделимых грузов // Грузовик. 2014. № 11. С. 2-5.
  8. Горелов В.А., Комиссаров А.И., Мирошниченко А.В. Моделирование колесного транспортного средства 8×8 в программном комплексе автоматизированного анализа динамики систем тел // Международная научно-техническая конференция “Пром-Инжиниринг”. 2015. С. 221-225.
  9. Гончаров Р.Б., Рябов Д.М. Методика расчета нагрузок, действующих в направляющих элементах подвески автомобиля при преодолении препятствий // Известия МГТУ «МАМИ». 2015. № 3(25). Том 1. С.129-135.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Шаболин М.Л., Вдовин Д.С., 2016

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».