На ухабистой дороге низкая скорость опасна для кузова автомобиля
Машина сельского участкового на дороге в Омской области
© Алексей Мальгавко/РИА Новости
Исследователи из Ирана и России создали компьютерную модель, которая полностью описывает повреждения, возникающие в кузове автомобиля при усталостном разрушении. Компьютерный эксперимент показал, что на неровных дорогах низкая скорость приводит к более серьезным повреждениям кузова автомобиля, чем средняя. Открытие поможет точнее оценивать устойчивость транспортных средств к нагрузкам. Статья опубликована в журнале Simulation Modelling Practice and Theory.
Из-за неровностей дороги автомобили подвергаются динамическим нагрузкам, в результате чего возникает так называемое усталостное разрушение: многократно повторяющееся воздействие приводит к образованию микротрещин, постепенно разрушаются детали и сварочные швы между ними. Корпус автомобиля — несущая основа всей конструкции, и основная нагрузка приходится именно на него.
Разрушение сварочных швов корпуса ухудшает ударопрочность всего автомобиля и может стать причиной поломок. Устойчивость к усталостному разрушению можно проверить экспериментально. Однако для этого нужны расходные материалы и специально оборудованная площадка для испытаний. Команда исследователей разработала математическую модель, которая полностью описывает, как повреждаются сварочные швы из-за усталостного разрушения. Она позволит тестировать автомобили на устойчивость к таким повреждениям без дорогостоящих экспериментов.
Ученые создали математическую модель автомобиля с помощью так называемого метода многотельных систем — его применяют для описания взаимодействия системы деталей, которые двигаются друг относительно друга. Затем ученые создали компьютерную симуляцию, в которой «автомобиль» двигался по дорогам разной степени гладкости с разной скоростью. Например, на дороге типа «B» — почти идеально гладкой трассе без неровностей — модель двигалась со скоростью 50, 70 и 90 км/ч, а по самой «разбитой» дороге типа «E» — со скоростью 5, 10 и 15 км/ч. Всего получилось 12 экспериментов — четыре типа дорог по три скорости движения на каждой.
«В ходе моделирования движения транспортного средства по различным типам дорог и с различными скоростями мы измерили силу и импульс во всех точках крепления подвески — в общей сложности 12 точек, в которых подвеска передает нагрузку на кузов. Каждая из этих 12 точек находится под действием шести составляющих силы и импульса. В результате получается 72 значения, изменения которых нужно было рассчитать для каждого эксперимента», — рассказывает один из авторов работы, доцент Департамента машиностроения и приборостроения Инженерной академии РУДН Казем Реза Кашизаде.
В результате компьютерного эксперимента оказалось, что на ухабистых дорогах низкие скорости приводят к большему повреждению кузова, чем средние скорости. Например, на дороге типа «E» при скорости 5 км/ч повредились 100 точек сварки, при скорости 15 км/ч — около 50 швов, а при скорости 10 км/ч — всего 40 швов. Кроме того, передняя часть корпуса оказалась в среднем в два раза более подвержена повреждениям, чем задняя часть для всех типов дорог и всех скоростей. Ученые также выяснили, что на срок службы корпуса влияет размер сварной точки — места, в котором две металлические детали соединяются сваркой друг с другом. По мере увеличения диаметра сварного шва кузов автомобиля не становится прочнее и долговечнее.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.