авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Повышение эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы на основе анализа напряженно-деформированного состояния бампера автомобиля

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

НОВОПИСНЫЙ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

БАМПЕРА АВТОМОБИЛЯ

Специальность 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Орёл - 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» на кафедре «Организация и безопасность движения»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Шутов Александр Иванович
Официальные оппоненты: Баранов Юрий Николаевич доктор технических наук, доцент, «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс», профессор кафедры «Сервис и ремонт машин» Шатерников Владимир Степанович кандидат технических наук, доцент, Государственное областное учреждение Центр экспертизы на автомобильном транспорте «Белгородцентравто», эксперт
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет»

Защита состоится «23» мая 2012 г. в 12 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.182.07 при ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс» по адресу: 302030, Орел, ул. Московская, 77, ауд. 426.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Госуниверситета - УНПК

Отзывы на автореферат направлять в диссертационный совет по адресу: 302020, г. Орел, ул. Наугорское шоссе, д. 29.

Автореферат разослан 12 апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Севостьянов А.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Дорожное движение - одна из наиболее характерных и неотъемлемых частей современной цивилизации. В настоящее время автомобильный парк планеты, опередив самые смелые прогнозы и овладев всеми континентами, превзошел 500 млн. автомобилей. Среди них более 80% составляют легковые автомобили. К числу негативных экономических, социальных и экологических последствий движения людей и товаров по дорогам относятся загрязнение воздуха, выбросы парниковых газов, потребление невосстанавливаемых ресурсов, бытовые неудобства, вызванные соседством с оживленной автотрассой, и шум. Аварийность на автомобильном транспорте - одна из острейших социально-экономических проблем. Наиболее крупные дорожно-транспортные происшествия (ДТП) получают такой же отклик в средствах массовой информации, как катастрофы на железных дорогах и авиакатастрофы. Помимо случаев смерти, дорожно-транспортные происшествия приводят к значительному числу менее тяжелых травм: по оценкам, в мире ежегодно происходит от 20 до 50 млн. несмертельных травм. Эти несмертельные травмы также являются важной причиной инвалидности.

С увеличением количества ДТП повышается объем работ, связанных с проведением дорожно-транспортной экспертизы. Одним из основных вопросов, который необходимо решить для дальнейшего анализа дорожно-транспортной ситуации, является определение скорости движения транспортных средств непосредственно перед ДТП. Несмотря на многочисленность работ по данной проблеме, на сегодняшний день имеется ряд возможностей повышения эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы. В частности, необходимо обратить внимание на исследование элементов конструкции бампера автомобиля при столкновении и особенности совершенствования расчетной модели его конструкции на безопасность, основанные на современных достижениях науки и техники.

Цель и задачи работы. Цель – повышение эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы в зависимости от изменения напряженно-деформированного состояния бампера автомобиля на основе разработанных теоретических и научно-методических положений.

Первоначально сформулированы задачи, которые были решены для достижения поставленной цели:

  • разработан критерий оценки безопасности конструкции бампера легкового автомобиля;
  • разработана методика определения напряженно-деформированных показателей бампера автомобиля с учетом его конструктивных особенностей;
  • разработана методика проведения дорожно-транспортной экспертизы путем определения скорости столкновения автомобиля в зависимости от деформаций конструкции бампера;
  • обоснована эффективность соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.

Объектом исследования является математическая модель бампера автомобиля и изменение его напряженно-деформированного состояния под воздействием динамической нагрузки.

Предметом исследования является напряженно-деформированное состояние бампера автомобиля и факторы, влияющие на него.

Теоретической и методологической основой диссертационного исследования является математическое моделирование ударных процессов, в частности метод конечных элементов.

Научная новизна исследования заключается в разработке следующих теоретико-методических и прикладных положений повышения эффективности проведения дорожно-транспортной экспертизы, которые выносятся на защиту:

  • математическая модель универсального бампера автомобиля;
  • методика определения напряженно-деформированных показателей бампера автомобиля с учетом его конструктивных особенностей;
  • методика проведения дорожно-транспортной экспертизы путем определения скорости столкновения автомобиля в зависимости от деформаций конструкции бампера;
  • обоснование эффективности соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.

Практическая значимость. Разработанные в диссертации теоретические положения, научно-методические подходы, методики и модели являются научной основой и одним из способов разработки мероприятий по повышению эффективности эксплуатации автомобилей и рекомендуются использовать автопроизводителями для корректировки конструкционных параметров бамперов автомобилей в целях обеспечения выполнения ими безопасных функций, а также дается оценка эффективности соблюдения совместимости бамперов взаимодействующих автомобилей.

Практическое использование результатов работы позволяет повысить эффективность проведения дорожно-транспортной экспертизы, при этом обеспечивая необходимые качество и простоту реализации.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях и семинарах: международной научно-практической конференции «Безопасность движения и автомобильные дороги. Проблемы, перспективы» (Харьков, ХНАДУ, 2009 г.); международной научно-практической конференции «Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: опыт, проблемы, поиски решения» (Казань, 2010 г.); международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск, БГИТА, 2011 г.); 19 международной научно-технической конференции по транспортной, строительной и подъемно-транспортной технике «trans&MOTAUTO’11» (Болгария, 2011 г.); международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований ‘2011» (Одесса, 2011 г.); международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте ‘2011» (Одесса, 2011 г.).

Реализация результатов работы. Теоретические, научно-методические, прикладные и экспериментальные исследования, направленные на повышение внешней пассивной безопасности автомобилей, рекомендованы к внедрению Государственным унитарным предприятием «Оценщик», ООО «Человек Автомобиль Дорога Экология Аварийный Комиссар», ОАО «Центр инновационных технологий», а также использовались в учебном процессе со студентами кафедры «Организация и безопасность движения» Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова при изучении дисциплин «Безопасность транспортных средств», «Техника транспорта, обслуживание и ремонт», «Расследование и экспертиза дорожно-транспортных происшествий» и при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Отличие научных результатов от других работ по данному направлению заключается в разработке новых подходов и методов для определения напряженно-деформированного состояния бампера с учетом влияния изменения конструкционных параметров и выявлении особенностей деформирования конструкции бампера в зависимости от перекрытия между соударяющимися объектами.

Личный вклад автора заключается в формировании идеи и цели диссертационной работы, в постановке задач и их решения, в разработке научно-методических и теоретических положений для всех элементов научной новизны исследования, новых методов, моделей и подходов на всех этапах выполнения диссертации – от научного поиска до реализации их в практической деятельности.

Публикации. Основные теоретические положения и научно-практические результаты опубликованы в 11 научных статьях, в том числе 3 статьи в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Структура и последовательность изложения результатов диссертационной работы определены целью и задачами исследования. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений, содержит 148 стр. текста, 12 табл., 67 рис. Библиографический список включает 115 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, ее практическая значимость и дана общая характеристика выполненной работы. Сформулировано направление исследования и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ основных научно-исследовательских работ и нормативно-технической литературы по вопросам развития конструкций бамперов автомобилей. Рассмотрена классификация и особенности совершенствования бамперов по типу упругого элемента. Анализ различных методик и подходов в области проведения дорожно-транспортной экспертизы выявил ограниченность их применения. К сожалению, недостаточно исследованными оказались элементы силовой конструкции автомобиля, обеспечивающие пассивную безопасность. В случае столкновения автомобилей особенно важным является предохранение как водителя и пассажиров, так и самих автомобилей от повреждений при помощи внешних элементов конструкции. Это обеспечивается применением бампера, поглощающего часть энергии удара при столкновении. Поэтому необходимо обратить внимание на исследование элементов конструкции бампера автомобиля при столкновении и совершенствования расчетной модели его конструкции на безопасность, а также на возможность использования данных о его напряженно-деформированном состоянии в области проведения дорожно-транспортной экспертизы.

На основании проведенного анализа сформирована цель исследования, исходя из чего поставлены задачи.

Вторая глава посвящена анализу существующих методов расчета бамперов транспортных средств на безопасность, выявлены их преимущества и недостатки, а также проанализирована возможность их применения в экспертной практике.

В качестве показателей, характеризующих обеспечение пассивной безопасности при фронтальном столкновении автомобилей, выделены максимальная деформация а max, изменение скорости движения автомобиля при столкновении vа, потеря энергии при ударе.

Максимальная деформация может быть определена из выражения:

(1)

где Eа – кинетическая энергия автомобиля в момент контакта с неподвижным препятствием, Дж.

Однако при этом предварительно должны быть определены значения коэффициента деформации Kа и постоянной эмпирической величины nа, характеризующие силовую характеристику автомобиля.

Изменение скорости движения автомобиля в условиях наезда на неподвижное недеформируемое препятствие определяется:

(2)

где mа – масса автомобиля, кг; vа – скорость автомобиля в момент контакта с неподвижным препятствием, м/с.

Потерю энергии при ударе оценивают с помощью коэффициента восстановления Куд, однако данные о диапазонах его изменения довольно противоречивы. Однако для более глубокой оценки обеспечения пассивной безопасности автомобиля необходимы дальнейшие испытания, что потребует дополнительных расходов на проведение экспериментов.

Один из простых методов расчета бамперов автомобилей на безопасность основан на применении теории упругого удара. Бампер представляет собой балку пролетом l, шарнирно-закрепленную по концам и испытывающую посредине пролета удар от падающего с высоты H груза. Сила тяжести груза характеризуется величиной Q (рис. 1).

 Расчетная схема бампера Для-3

Рис. 1. Расчетная схема бампера

Для определения величин динамической деформации fд и напряжения д принято использовать коэффициент динамичности Кд, который связывает их с соответствующими статическими значениями, при принятии некоторых допущений.

Приближенные формулы для вычисления fд max и д max в случае удара балки на двух опорах получают такой вид:

(3) (4)

Представив энергию ударяющего тела в виде:

(5)

где m – масса тела, действующего на балку, кг; v – скорость в начальный момент удара, м/с,

и, задаваясь значениями динамического прогиба, можно определить количество энергии, которое способна поглотить балка заданного поперечного сечения, и определить допускаемую для этой конструкции скорость удара (столкновения).

После некоторых преобразований выражение для определения скорости удара примет вид:

(6)

С другой стороны, задаваясь значениями скорости удара, динамического прогиба и выбрав форму поперечного сечения балки, можно определить её геометрические параметры, в частности выражение для определения величины жёсткости балки примет вид:

(7)

Проектный расчет и выбор безопасной конструкции силовых элементов и узлов пассивной безопасности автомобиля (бамперы, безопасные брусья дверей, рулевое колесо, каркасы панелей приборов, сидений, подголовников, элементы дверных замков) могут выполняться на основе применения инженерного метода. Конструкцию каждого из перечисленных элементов можно представить в виде стержневой расчетной схемы. Расчет бампера с шарнирным креплением на кронштейнах выполняется по схеме, показанной на рис. 2.

Рис. 2. Расчетная схема и механизм разрушения бампера

Разрушающая нагрузка, которую может выдержать бампер, определяется по формулам:

(8)

где l - длина бампера между опорами, м; Wпл - пластический момент сопротивления сечения, м3; т - предел текучести материала, Па.

В выражениях (8) первая формула - для шарнирного крепления, вторая - для жесткого закрепления в опорах. По известной разрушающей нагрузке Ppi бампера, его деформации S и массе автомобиля mа можно определить допускаемую для этой конструкции скорость столкновения автомобиля:

(9)

При проектировании безопасного бампера решается обратная задача: по известным из Правил ЕЭК ООН № 42 регламентируемым параметрам vа и Sдоп определяется необходимое значение пластического момента сопротивления для его сечения. Так, для шарнирного крепления:

(10)

Принимая определенную форму сечения и задаваясь одним или двумя размерами, можно определить оставшийся размер сечения.

Рассмотренные методы расчета бамперов транспортных средств на безопасность при условии соблюдения определенных допущений способны выявить степень энергопоглощения конструкцией динамической (ударной) нагрузки. Для более точной оценки все же требуется проведение экспериментов.

Анализ существующих зарубежных методов оценки энергии, затраченной на пластическое деформирование частей автомобилей, показал, что наиболее распространенная группа методов основана на использовании величины энергетически эквивалентной скорости EES (Energy Equivalent Speed), которая вводится по аналогии со скоростью и имеет ту же физическую размерность.

Сравнительный метод нуждается в заранее составленном общедоступном каталоге, в который внесены реальные случаи деформирования автомобилей. В этом подходе задача эксперта состоит в том, чтобы, ориентируясь на тип и модель автомобиля, выбрать наиболее близкий пример из каталога, в котором указана величина EES. Метод исключительно прост, дает сравнительно точные результаты, требует небольших затрат времени. Он использован в компьютерных программах, предназначенных для задач автотехнической экспертизы.

Еще один метод – аналитический предполагает формульные вычисления величины EES. В формуле участвуют две переменные ETD и EOD, которые определяют геометрию поврежденного участка.

Если известны обе эти величины, то энергетически эквивалентная скорость EES определяется из соотношения:

EES=a* ETD b * EОD c, (11)


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.