Определение критериев выбора параметров материала-наполнителя в несущих тонкостенных конструкциях каркасного типа применительно к задачам пассивной безопасности автомобилей
Авторы: Гончаров Р.Б., Зузов В.Н.
Опубликовано в выпуске: #4(88)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-4-1865
Раздел: Механика | Рубрика: Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры
Рассмотрены вопросы повышения эффективности применения материалов-наполнителей в элементах каркасного типа кабин и кузовов автомобилей. Для их решения проведено численное исследование труб из алюминиевого сплава АМг6 при квазистатическом трехточечном изгибе с различными наполнителями. В качестве наполнителей были выбраны следующие материалы: хрупкие (эпоксидная смола, полистирол), гиперупругие (резина, полиуретан) и упругопластические (пеноалюминий плотностью 430 и 800 кг/м3). Получено, что наиболее эффективным материалом-наполнителем является пеноалюминий плотностью 800 кг/м3. Применение такого наполнителя повышает коэффициент нагруженности и удельную энергоемкость по сравнению с аналогичными параметрами полой трубы. Использование хрупких и гиперупругих материалов почти не улучшает механических характеристик. На основании анализа полученных результатов предложены оценочные параметры (удельная энергоемкость, коэффициент нагруженности, изменение площади поперечного сечения в зоне контакта, потеря несущей способности) и их пороговые значения, необходимые для предварительной оценки целесообразности и эффективности использования существующих и вновь разрабатываемых материалов-наполнителей для доработки кабин и кузовов автомобилей по требованиям пассивной безопасности
Литература
[1] Шабан Б.А., Зузов В.Н. Анализ влияния конструктивных факторов на пассивную безопасность кабины грузового автомобиля при фронтальном ударе. Наука и образование, 2013, № 8, с. 91–108. DOI: 10.7463/0813.0580257
[2] Шабан Б.А., Зузов В.Н. Анализ влияния конструктивных факторов кабины на пассивную безопасность грузовых автомобилей при ударе по передним стойкам. Наука и образование, 2013, № 11, с. 95–106. DOI: 10.7463/1113.0636798
[3] Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Проблемы поиска оптимальных решений для обеспечения пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей при минимальной массе. Известия Московского государственного технического университета МАМИ, 2018, № 4 (38), c. 92–102.
[4] Xiao Zh., Fang J., Sun Gu., Li Q. Crashworthiness design for functionally graded foam-filled bumper beam. Int. J. Advances in engineering software, 2015, vol. 85, pp. 81–95.
[5] Li Zh., Yu Q., Zhao X., Yu M., Shi P., Yan C. Crashworthiness and lightweight optimization to applied multiple materials and foam-filled front end structure of autobody. Adv. Mech. Eng., 2017, vol. 9 (8), pp. 1–21. DOI: 10.1177/1687814017702806
[6] Бутарович Д.О., Смирнов А.А., Рябов Д.М. Пеноалюминий как энергопоглощающий материал и его механические свойства. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2011, № 7, с. 53–57.
[7] Бутарович Д.О., Смирнов А.А. Моделирование механических свойств пеноалюминия. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2009, № 3, с. 120–123.
[8] 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, 2013, № 3, с. 129–156. DOI: 10.7463/0313.0542301
[9] Guo L., Yu J. Dynamic bending response of double cylindrical tubes filled with aluminum foam. Int. J. of Impact Engineering, 2011, no. 38, pp. 85–94.
[10] Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Топологическая оптимизация конструкции бампера автомобиля при ударном воздействии с позиций пассивной безопасности. Известия Московского государственного технического университета МАМИ, 2018, № 2 (36), с. 2–9.
[11] Deshpande V.S., Fleck N.A. Isotropic constitutive models for metallic foams. J. Mech. Phys. Solids, 2000, vol. 48, pp. 1253–1283.
[12] Арутюнян Г.А., Карташов А.Б. Разработка математической модели разрушения углепластиковых энергопоглощающих элементов несущей системы автомобиля. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2018, № 1 (694), с. 45–54. DOI: 10.18698/0536-1044-2018-1-45-54
[13] Гончаров Р.Б., Зузов В.Н., Чайко Д.Н. Моделирование поведения тонкостенных труб с разными наполнителями при предельном нагружении применительно к решению проблем пассивной безопасности автомобилей. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 3 (87). DOI: 10.18698/2308-6033-2019-3-1856