Введение к работе
Актуальность темы. Развитие и становление транспортной инфраструктуры России, формирование парка подвижного состава обусловили необходимость разработки научной стратегии системы поддержания его работоспособности в условиях постиндустриального общества. Это требует решения комплекса научных и технических задач, в частности, создания методических основ разработки, оценки, прогнозирования с применением высоких информационных технологий при восстановлении работоспособности транспортных средств, а также разработки методов их использования и реализации, в том числе создания встроенных подсистем проектирования в производстве и ремонте технических средств.
Работоспособность несущих систем, как базовых деталей транспортных машин, определяет безопасность их использования, долговечность, потребление трудовых и материальных ресурсов, сокращение длительности пребывания в ремонте и другие технико-экономические показатели. Эти вопросы в настоящее время являются недостаточно изученными.
При ремонте пространственных несущих металлоконструкций различного функционального назначения необходимо учитывать состояние конструкции на момент ремонта, а также возможность замены ее элементов с учетом вариации таких параметров как геометрические формы и размеры, свойства материала. При возможном изменении этих параметров конструкция, подвергшаяся ремонту, должна обладать достаточной, как правило регламентируемой, безотказностью и долговечностью при требуемых показателях материалоемкости без многократного повторения различных видов испытаний доработанных или модернизированных вариантов. Таким образом, возникает задача уточнения методики расчета на прочность такой конструкции с возможностью варьирования указанных параметров.
Перспективным направлением повышения надежности несущих конструкций транспортных средств, является автоматизация их расчета с применением методов теории упругости и строительной механики машин и сооружений, позволяющая на стадии проектирования выбирать рациональные по критериям прочности и технологичности конструкции, что значительно сокращает сроки разработки и повышает оперативность управления технологическим процессом.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедр "Автомобильный транспорт" (тема 01860056217 "Совершенствование организации и разработка технических процессов эксплуатации, ремонта и производства автомобилей") и "Информационные системы в экономике" (тема 01980008143 "Автоматизация расчета на прочность пространственных конструкций, состоящих из плоских элементов") Оренбургского государственного университета.
В диссертационной работе поставлена цель обеспечить работоспособность транспортных средств путем уточнения метода расчета элементов несущих конструкций при их проектировании и ремонте.
Поставленная цель определяет следующие основные задачи диссертационной работы:
исследовать факторы, определяющие работоспособность элементов несущих конструкций транспортных средств в эксплуатации и установить основные пути обеспечения надежности при ремонте и модернизации;
разработать метод, позволяющий оперативно оценить статические нагрузки, что позволяет выбрать из множества конструктивных вариантов несущих систем приемлемый конструктивно-технологический вариант, удовлетворяющий требованиям прочности и материалоемкости;
разработать методику расчета на прочность, позволяющую учитывать произвольную конфигурацию плоского элемента;
разработать алгоритм и комплекс программ для автоматизированного построения систем линейных алгебраических уравнений общего вида и решения этих систем в упакованном виде с контрольными точками для расчета на статическую прочность объемных конструкций, которые состоят из плоских элементов произвольной формы;
исследовать эффективность применения уточненного метода и автоматизации расчета по предлагаемым алгоритмам для обеспечения надежности при производстве и ремонте пространственных систем, в том числе несущих конструкций транспортных средств.
Методика исследования - комплексная, сочетающая современные исследования с привлечением методов теории упругости, численных методов анализа, методов программной оптимизации.
Научная новизна результатов заключается в следующем:
предложена уточненная методика расчета на прочность, учитывающая геометрическую конфигурацию плоского элемента;
разработан алгоритм автоматизации составления системы конечно-разностных уравнении НО ІірсДЛОІ awiuii .uWUM'Utv,
реализована упаковка матрицы системы с учетом оптимизации памяти и возможность прерывать решение после контрольной точки.
Практическая ценность результатов работы. Разработаны алгоритмы и комплекс программ, реализующих методику расчета, которая
рпшм. j/i^w.-» -.:^:.: г;;:.:;тр:г:?::с:? гонф.чгуращги плоского
элемента. При этом возможно решение больших систем за значительно меньшее время по сравнению с известными методиками (приблизительно в 3-4 раза) за счет использования алгоритма упаковки с учетом оптимизации памяти.
Полученные результаты адекватны экспериментальным данным, полученным другими исследователями.
Реализация результатов работы . Внедрение программного комплекса "Плоек" в ОАО "ОЗТП-Сармат" (Орский завод тракторных прицепов) позволило сократить сроки НИОКР по созданию новых конструкций несущих систем, продолжительность доводочных испытаний в 1,5-2 раза, снизить трудоемкость и энергоемкость испытаний, материалоемкость изделий.
По разработанному программному комплексу произведен расчет более ста станин прессов в объединении ОАО "Гидропресс", что дало возможность снизить затраты металла и устранить необходимость проведения разрушающих испытаний станин прессов, а также в институте "ОренбургПромстройНИИпроект" для автоматизированного расчета на прочность строительных конструкций различного функционального назначения.
Программный комплекс используется в учебном процессе для решения студентами задач по курсу "Сопротивление материалов" в Оренбургском государственном университете и его филиалах.
Подтвержденный экономический эффект от внедрения программного комплекса "Плоек" в объединении "Гидропресс" составляет 105,4 млн.руб. на январь 1997г., в институте "ОренбургПромстройНИИпроект" - 80 млн. рублей по курсу апреля 1997 г., в ОАО "ОЗТП-Сармат"- 316 млн. по курсу декабря 1997 г.
Апробация работы : основные результаты диссертационной работы обсуждались на Ш международной технической конференции "Концепции развития и высокие технологии производства и ремонта транспортных средств в условиях постиндустриальной экономики" (г. Оренбург, ОГУ, март 1997 г.); на ІЇ международной конференции "Методы и средства управления технологическими процессами" (г. Саранск, Мордовский ордена Дружбы народов государственный университет им. НЛ.Огарева, декабрь 1997 г.); на Всероссийской научно-технической конференции "Прочность и разрушение материалов и конструкций" (г.Орск Оренбургской обл., июнь 1998 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы и результатам исследований опубликованы 8 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 143 страницах, включая 41 рисунок, 29 таблиц, а также библиографического списка использованной литературы из 123 наименований и трех приложений.
