К вопросу о расчете кузова автомобиля
Целью расчетов кузовов автомобилей является определение параметров элементов кузова (размеры и геометрия поперечных сечений стержневых элементов каркаса, толщины обшивки, механические характеристики материалов и т.д.), отвечающих критериям прочности и жесткости. При действии внешних нагрузок деформации в элементах не должны приводить к нарушению или ухудшению условий работы автомобиля. Из числа автомобильных кузовов по простоте конструкции выделяется кузов грузового автомобиля. При достаточной механической (в отличие от усталостной) прочности срок службы грузовой и бортовой платформ, определяется преимущественно аккуратностью пользования (главным образом загрузкой и погрузкой). Значительно сложнее обстоит дело с кузовами автобусов и легковых автомобилей, особенно когда они выполнены несущими. Кузов представляет собой наиболее крупный по размерам агрегат автомобиля, воспринимающий довольно сложный спектр нагрузок. Ее пространственная форма в значительной степени усложняет определение напряженного состояния. На начальной стадии проектирования проводят оценку жесткости и прочности. Причем прочность должна обеспечиваться с определенным запасом при действии как пиковых, так и длительных динамических нагрузок. Панели и стержневые несущие элементы не должны терять устойчивость при эксплуатации автомобиля, так как при этом снижается их несущая способность, а, следовательно, возможны поломки отдельных элементов кузова или потеря работоспособности кузова в целом. При определении реальной картины напряженно-деформированного состояния кузова автомобиля важным условием является выбор расчетной схемы. Выбор рациональных расчетных схем осуществляется в результате анализа характера работы силовых элементов кузова. Точность расчетов методами теории упругости зависит от степени соответствия в расчетной схеме силовых воздействий, а также условий закрепления (краевых условий задачи теории упругости). В качестве расчетных выбирают следующие нагрузки: - вертикальные, симметричные нагрузки относительно продольной плоскости (действие собственной массы, массы полезного груза), вызывающие изгиб кузова; - симметричные и кососимметричные нагрузки, возникающие при стоянке или при движении по неровной опорной поверхности (вывешивание мостов или колес); - динамические, действующие на кузов при торможении, повороте, от двигателя и трансмиссии, колебаний при движении по дороге; - при переезде через препятствие одним или несколькими колесами, вызывающие совместные изгиб и кручение кузова. На этапе проектирования несущий кузов автомобиля условно расчленяют на отдельные элементы 226 Несущие системы и рассчитывают их на изгиб и кручение раздельно с целью определения геометрических параметров силовых элементов кузова. При проведении поверочного расчета (определение напряженно- деформированного состояния и запаса прочности) в настоящее время используют метод конечных элементов. Метод конечных элементов заключается в том, что реальная конструкция разбивается на конечные элементы (стержневые, плоские, объемные и т.д.) с известными упругими свойствами. Стержневые конечные элементы используют для моделирования элементов каркаса, оболочечные - при моделировании обшивки, объемные - при моделировании локальных утолщений конструкции. Процесс расчета осуществляется в несколько этапов. На предварительном этапе идет подготовка конечно-элементной модели кузова (создание пространственной модели, генерирование конечно- элементной сетки, определение условий закреплений и нагружений). Далее проводится собственно расчет. Расчет кузова автомобиля методом конечных элементов проводится на компьютере с использованием современных программных средств (NASTRAN, ANSIS и др.). Наиболее достоверную информацию о напряженном состоянии кузова получают на основании тензометрирования как на стендовых испытаниях, так и в дорожных условиях.
Контрольные вопросы 1. Приведите классификацию кузова автомобилей? 2. Какие требования предъявляются к кузовам автомобилей? 3. Приведите классификацию конструктивно-силовых схем автомобиля. 4. Приведите классификацию основных типов рам автомобиля. 5. Приведите алгоритм расчета рамы легкового автомобиля. 6. Приведите алгоритм расчета рамы автомобиля на сосредоточенные нагрузки. 7. Приведите алгоритм расчета рамы автомобиля на смешанные нагрузки.
|
