Совершенствование кабин грузовых автомобилей на стадии проектирования…
13
В случае неудовлетворения требованиям правил испытаний де-
тально анализируют элементы конструкции для выявления зон с по-
ниженной жесткостью, мест образования пластических шарниров
(которые приводят к большим пластическим деформациям лонжеро-
нов или каркасных элементов) и потери устойчивости панелей и дру-
гих несущих элементов кабины. Если каркасные элементы обладают
недостаточной жесткостью относительно других деталей кабины,
предлагают действия по увеличению толщины и размеров попереч-
ного сечения (для порогов и стоек) или вводят ребра жесткости, вы-
штамповки, усилители, пеноалюминий и др. Для панельных элемен-
тов в целях увеличения жесткости изменяют форму, увеличивают
толщину или применяют более прочный материал.
Для повышения жесткости основания кабин (лонжероны, пол,
поперечины и др.) можно использовать выштамповки пола и (или)
увеличивать толщины и размеры лонжеронов и поперечин, изменять
их местоположения.
Отдельным пунктом необходимо выделить анализ конструкции на
предмет образования пластических шарниров, поскольку они приводят
к большим деформациям конструкции и, как следствие, существенно-
му уменьшению энергоемкости. Комплексный подход по устранению
пластических шарниров состоит в локальном повышении жесткости на
участках образования шарниров путем введения ребер жесткости, уси-
лителей, выштамповок и др., а также увеличении толщины и размеров
поперечного сечения (если пластический шарнир образуется в лонже-
ронах, порогах, стойках и др.).
Анализ результатов расчета исходной модели и оценка соот-
ветствия требованиям Правил ЕЭК ООН № 29 при фронтальном
ударе.
В качестве объекта для иллюстрации эффективности методики
выбрана кабина грузового автомобиля «КамАЗ-5320» (см. рис. 3,
в
),
которая имеет повышенные уровни деформаций при ударе [11]. Для
проведения исследований разработаны КЭМ среднего уровня — раци-
ональные модели (число узлов 102 087, число элементов 102 455, раз-
меры элементов 8 мм), адекватно отражающие силовые элементы ка-
бины, условия их соединения и закрепления на внешних опорах [12–
15]. МКЭ моделировали процесс удара маятником по передней части
кабины согласно ГОСТ Р 41.29-99 (Правила ЕЭК ООН № 29) в про-
граммном комплексе LS-DYNA. В процессе моделирования динамиче-
ского удара маятнику задавали начальную скорость
V
= 8,56 м/с, соот-
ветствующую необходимой кинетической энергии в момент удара
Е
= 55 кДж (см. рис. 7,
а
).
Результаты расчета для исходной КЭМ представлены на рис. 9.
Их анализ включал оценки пассивной безопасности кабины по Пра-
вилам (проверка остаточного пространства), а также положения ма-
