Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы, цель и задачи исследования 11
1.1 .Дорожно-транспортные происшествия. Виды безопасности 11
1.2. Структура системы обеспечения пассивной безопасности 13
1.3. Методы испытаний автомобиля на пассивную безопасность 16
1.4. Критерии оценки эффективности системы пассивной безопасности легковых автомобилей 20
1.5. Применение математического моделирования при имитации столкновения автомобилей 29
1.6. Цель и задачи исследований 36
Глава 2. Оценка перегрузок и деформаций автомобиля при фронтальном столкновении 38
2.1. Измерители для оценки перегрузок и деформаций автомобиля 38
2.2. Основные положения теории удара 47
2.3. Анализ данных о ДТП 52
2.4. Разработка критерия оценки конструктивной безопасности силовой структуры кузова автомобилей 58
2.5. Методика исследования аварийных автомобилей семейства ВАЗ 2108-15 после ДТП 60
Глава 3. Исследование столкновения автомобилей методами математического моделирования 70
3.1. Цель использования математических методов расчета при моделировании ДТП 70
3.2. Применение пакета программ Abaqus для динамических исследований конструкции автомобилей 71
3.3. Математическое моделирование столкновения автомобиля 75
3.3.1. Моделирование фронтального столкновения автомобиля 76
3.3.2. Моделирование эксцентричного столкновения автомобиля 80
3.4. Определение адекватности математической модели 84
3.4.1. Математическое моделирование статического нагружения лонжерона ВАЗ 2115 84
3.4.2. Лабораторные исследования статического нагружения лонжерона ВАЗ 2115 87
3.4.2.1. Лабораторная установка для испытания лонжерона автомобиля на статическую деформацию 90
3.4.2.2. Методика проведения испытаний 93
3.4.2.3. Последовательность проведения эксперимента 95
3.4.2.4. Рабочий процесс лабораторной установки 97
3.4.2.5. Результаты проведения эксперимента 98
3.4.3. Сравнение результатов математического моделирования с
результатами эксперимента 103
Глава 4. Работа с математической моделью автомобиля ВАЗ 2115 106
4.1. Исследование силовой конструкции модели автомобиля ВАЗ
2115 106
4.2. Модернизация силовой структуры кузова математической модели автомобиля 112
4.3. Создание экспертной системы определения начальных условий ДТП по их последствиям 116
Основные выводы и рекомендации 118
Список использованной литературы
- Методы испытаний автомобиля на пассивную безопасность
- Основные положения теории удара
- Применение пакета программ Abaqus для динамических исследований конструкции автомобилей
- Создание экспертной системы определения начальных условий ДТП по их последствиям
Введение к работе
Актуальность темы. Автомобильный транспорт играет большую роль в развитии любой страны. В последнее десятилетие наблюдаются высокие темпы прироста мирового парка автомобилей.
По данным ЕЭК ООН ежегодно на дорогах мира гибнут около 500000 человек и более 10 млн. получают травмы.
В 2007 году на дорогах России зарегистрировано почти 234 тыс. ДТП, в которых погибло 33 тыс. человек и ранено 292 тысячи.
Очевидно, что проблема повышения безопасности автомобилей имеет значительную социальную и экономическую значимость и является важнейшей проблемой в процессе автомобилизации России. Большая роль при этом отводится повышению пассивной безопасности автомобилей, совершенствованию их конструкции, методов испытаний.
На эти цели тратятся огромные средства. Существует даже наука эксидентология, которая изучает аварии, их причины, возможности их предотвращения, снижения тяжести их последствия.
Анализ ранее опубликованных работ и нормативных документов показал, что они содержат рекомендации по совершенствованию конструкции узлов и элементов автомобиля. К сожалению, недостаточно исследованными оказались элементы силовой конструкции автомобиля, обеспечивающие пассивную безопасность. В этой связи целесообразно обратить внимание на исследование элементов силовой конструкции передней части автомобиля при фронтальном столкновении, разработку математической модели разрушения силовой конструкции и методики сравнения ее с реальными процессами.
Целью исследования является разработка экспертной системы определения скорости столкновения автомобиля по деформации силовой структуры кузова, разработка методики оценки степени повреждения автомобилей на месте ДТП без проведения дополнительных автотехнических экспертиз.
Объект и предмет исследования - пассивная безопасность легковых автомобилей, в частности, силовая структура автомобиля ВАЗ 2115, математическая модель автомобиля ВАЗ 2115.
Методы исследования базируются на системном и статистическом анализе ДТП, а также на использовании математического моделирования ударных процессов.
Научная новизна работы состоит:
- в разработке упрощенной математической модели автомобиля,
позволяющей достоверно описывать ударные процессы, характерные для
фронтального ДТП;
- в оценке степени повреждения автомобиля при ДТП с помощью
упрощенной математической модели;
- в разработке экспертной системы для определения начальных условий
ДТП по их последствиям, обеспечивающей оценку скорости автомобиля при
фронтальном столкновении с различными перекрытиями;
- в разработке методики оценки степени повреждения автомобилей на
месте происшествия, без проведения дополнительных автотехнических
экспертиз.
Практическая ценность работы состоит:
- в применении разработанной экспертной системы для определения
начальных условий ДТП по их последствиям в процессе исследования
характера повреждения автомобиля после ДТП;
- в разработке упрощенной математической модели автомобиля,
позволяющей достоверно описывать ударные процессы;
Результаты проведенных исследований использованы в учебном процессе при изучении дисциплин «Безопасность транспортных средств», «Экспертиза ДТП» и др. в Волгоградском государственном техническом университете (ВолгГТУ).
Реализация работы. Материалы исследований используются в учебном процессе ВолгГТУ.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на ежегодных конференциях ВолгГТУ в 2004 - 2008 гг, РУДН в 2008 году.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в семи статьях, в том числе в одном издании, включенным в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, четыре главы, основные выводы и рекомендации, приложение; изложена на 131 страницах текста (компьютерный набор), включая 18 таблиц; 64 иллюстрации; список литературы из 104 наименований.
На защиту выносится: математическая модель автомобиля ВАЗ 2115; методика оценки степени повреждения автомобилей на месте происшествия без проведения дополнительных автотехнических экспертиз; экспертная система для определения начальных условий ДТП по их последствиям, обеспечивающая оценку скорости автомобиля при фронтальном столкновении с различными перекрытиями.
Методы испытаний автомобиля на пассивную безопасность
Для исследования и оценки ударно-прочностных свойств автомобилей на автополигоне НАМИ был разработан комплекс методов имитации ДТП, обеспечивающий возможность системного исследования механизмов и факторов, характеризующих ударно-прочностные свойства автомобиля как элемента системы обеспечения пассивной безопасности в условиях всех основных типов столкновений.[42][73]
В нашей стране первые полномасштабные испытания наезда на неподвижное препятствие легкового автомобиля были проведены на автополигоне НАМИ в мае 1968 г., испытания ремней безопасности — в 1973 г., исследованием пассивной безопасности автомобилей также занимались МАДИ, 1-ый Московский медицинский институт им. Сеченова, ВНИИ БД МВД СССР совместно с органами ГАИ. [65]
При фронтальном столкновении разгон автомобиля осуществляется специальным разгонным устройством. Для наведения автомобиля используется направляющий монорельс, уложенный на полосе разгона, и ползун, соединенный с помощью растяжек с балкой переднего моста испытуемого автомобиля. Скорость автомобиля в момент столкновения должна быть от 48,3 до 53,1 км/ч. Перекрытие 100 %.
Неподвижное препятствие - железобетонный блок массой не менее 70 т, с размерами 3x1,5 метра. Передняя плоскость препятствия облицована стальным листом толщиной 25 мм и обшита снаружи фанерой толщиной 20 мм. Толщина и заделка препятствия должны исключать возможность его сдвига при ударе.[63][54]
Перед столкновением испытуемый автомобиль готовится согласно ОСТ 37.001.263-83 с целью получения исходных данных и сравнения их с результатами испытания. [44]
В качестве подвижного препятствия при имитации бокового удара и наезда сзади, использовалась имитирующая легковой автомобиль жесткая двухосная тележка, массу которой можно было изменять нагружением балласта от 1400 до 2000 ±20 кг. Для исключения повторного удара подвижное препятствие оборудуется тормозной системой. Ударный элемент (плита) подвижного препятствия имеет жесткую недеформируемую при ударе конструкцию. Для испытаний методом имитации удара сзади использовалась плоская плита 2500x800 мм, а для испытаний методом имитации бокового столкновения — плита 1300x600 мм. Используемые при проведении испытаний аппаратура и оборудование обеспечивали измерение и регистрацию скорости движения испытуемых автомобилей перед столкновением, изменений по времени деформаций, перемещений и перегрузок автомобиля и отдельных его элементов. [45] [14] [5 5]
В 1995 году были приняты Правила № 94 ЕЭК ООН, касающиеся защиты водителей и пассажиров автомобилей при фронтальных столкновениях. Принципиальным отличием этих правил от ранее используемых являются:
EvroNCAP - это европейская программа оценки пассивной безопасности новых автомобилей. Испытаниям подвергаются базовые версии автомобилей, их как минимум два - для фронтального и бокового ударов. Краш - тесты моделируют столкновение с автомобилями аналогичной массы. Препятствие - это деформируемый барьер, размером 540x1000x650 мм, сделанный из гофрированного алюминия. Толщина металла и размер сот подобраны так, чтобы при деформации барьер сминался, как передняя часть среднестатистического автомобиля. Скорость столкновения - 64 км/ч, степень перекрытия передней части автомобиля - 40 %. Второй вид испытания - боковой краш - тест. При боковом краш - тесте в водительскую сторону неподвижного автомобиля на скорости 50 км/ч направляется тележка массой 950 кг с закрепленным на ней деформируемым барьером с размерами 1500x500 мм. Этим испытанием проверяется эффективность работы боковых подушек безопасности (если они установлены). Этим двум типам краш - тестов подвергаются все автомобили. С 2000 года, после очередной модернизации правил проведения краш -тестов ввели еще одно, дополнительное испытание-имитацию бокового удара о столб. Автомобиль размещают поперечно на подвижной тележке и на скорости 29 км/ч направляют водительской дверью в металлический столб диаметром 25 см. Этот тест проходят только те автомобили, которые оснащены специальными средствами защиты головы водителя и пассажиров - "высокими" боковыми подушками или надувными занавесками. Условия эти неизменны для автомобилей всех классов. Итоговый рейтинг краш -тестов EvroNCAP определяется в рамках каждой серии. Виды испытаний автомобиля по методике EvroNCAP представлены на рисунке 1.1.
Основные положения теории удара
Происшествия, связанные со столкновением автомобилей и их наездом на неподвижное препятствие, имеют много общего. В процессе столкновений и наездов автомобили, пассажиры и водитель подвергаются воздействию весьма значительных ударных нагрузок, действующих в течение короткого промежутка времени.
Человек может выдержать без вреда кратковременную перегрузку (в течение 0,05—0,10 с) около 40—50g. Процесс удара разделяют на две фазы. Первая фаза продолжается от момента соприкосновения тел до момента их наибольшего сближения. Вторая фаза продолжается от конца первой фазы до момента разъединения тел. При столкновении автомобилей и их наезде на неподвижное препятствие длительность первой фазы составляет 0,05—0,10 с, второй 0,02—0.04 с. Потерю энергии при ударе оценивают с помощью коэффициента восстановления Куд, представляющего собой отношение относительных скоростей тел перед ударом и после него:
Достоверных данных о значениях К д для автомобилей немного. Информация, содержащаяся в различных источниках противоречива. По данным американского Общества инженеров-автомобилистов (SAE), значение К д при встречных столкновениях легковых автомобилей находится в пределах 0...0,089, что позволяет расценивать такие столкновения как абсолютно неупругие. Немецкий исследователь Р. Эберан считает, что К д зависит от относительной скорости соударяющихся автомобилей, составляя при Av 8,3 м/с примерно 0,7, а при Av 15 м/с— около 0,1. [26] Если скорость автомобиля до удара была сравнительно невелика и повреждения его в результате наезда незначительны, то после наезда автомобиль откатывается от препятствия свободно. Если скорость была сравнительно большой, то при ударе возможно смещение двигателя и коробки передачи назад. Это вызывает заклинивание карданной передачи, вследствие чего блокируются задние колеса. К передним колесам после наезда на препятствие обычно прижаты смятые крылья, брызговики, бампер и другие детали, поэтому передние колеса также утрачивают возможность вращаться. В результате автомобиль, двигавшийся до наезда с большой скоростью, перемещается назад, как правило, с блокированными колесами.
Процесс наезда на неподвижное препятствие иллюстрирует рисунок 2.5. В начальный момент контакта с препятствием (рисунок 2.5,а) общая длина автомобиля La. В результате смятия передней части автомобиль сближается с препятствием, двигаясь замедленно. В момент остановки деформация достигает максимума и составляет Ai (рисунок 2.5, б). Затем детали, сжатые при ударе, частично распрямляются под действием сил упругости, и автомобиль начинает двигаться ускоренно в обратном направлении. В момент отделения от препятствия длина автомобиля L a (рисунок 2,5, в). После отделения от препятствия автомобиль, двигаясь замедленно, откатывается на расстояние SnH (рисунок 2.5, г).
Разность размеров La—L a характеризует остаточную деформацию А3, а разность Д і— А з представляет собой упругую деформацию Дг.
Ниже представлена модель наезда автомобиля на неподвижное абсолютно жесткое препятствие. Рис. 2.5. Схема наезда автомобиля на препятствие
Скорость автомобиля перед наездом можно определить двумя путями: по известной остаточной деформации А3 и по известному пути отката Sm. Остаточную деформацию находят, замерив длину автомобиля L a после его наезда на препятствие.
Москвич412 13,9 1,45—1,60 0,110-0,136 5,23—5,84 2 Экспериментальные данные, приведенные в таблице 2.4, действительны для фронтального наезда автомобиля на препятствие с плоской вертикальной поверхностью.
После фронтального удара перемещение автомобиля обычно невелико. В случае внецентренного удара оно, напротив, может быть значительным.
При эксцентричном ударе автомобиль поворачивается в горизонтальной плоскости на некоторый угол ац. Центр его тяжести перемещается по дуге радиусом рц (рисунок 2.6), а шины скользят по покрытию в поперечном направлении. Считая, что вся кинетическая энергия после удара перешла в работу трения шин по дороге, находим минимальное значение скорости автомобиля перед ударом
Иногда используют экспериментально установленные зависимости между скоростью автомобиля и деформацией. На рисунке 2.7 показаны зависимости между скоростью автомобиля "Польский Фиат 125В", деформацией А (сплошные линии) и силой удара Руд (штриховые линии). Крестиками на рисунке отмечены данные, полученные при наезде на жесткое препятствие, а точками — на аналогичный стоящий автомобиль. [25] Из рисунка 2.7 видно, что при наезде на неподвижное препятствие ударная нагрузка больше, а деформация меньше, чем при наезде на автомобиль.
Порядок учета и регистрации ДТП определяется специальными правилами учета дорожно-транспортных происшествий, утвержденных МВД Российской Федерации. В правилах предусмотрено, что к числу погибших относятся люди, не только умершие на месте ДТП, но и скончавшиеся от полученных травм в течение 7 суток с момента ДТП. К числу раненых относят каждого пострадавшего в ДТП, который был госпитализирован или которому назначено амбулаторное лечение. [35] [39]
В государственную статистическую отчетность, осуществляемую МВД Российской Федерации, включаются все ДТП, при которых были зарегистрированы погибшие или раненые люди. Остальные ДТП регистрируются и анализируются на местном (региональном) уровне, а так же отдельными министерствами и ведомствами-владельцами транспортных средств. [61]
Применение пакета программ Abaqus для динамических исследований конструкции автомобилей
Эксцентричное столкновение автомобиля - это наиболее тяжелый вид столкновения, так как удар приходится лишь на половину передней части автомобиля, основную нагрузку воспринимает лишь половина силовой структуры передней части кузова.
Долгое время стандарты безопасности, как в России, так и в мире, предписывали проводить ударные испытания автомобиля со скорости 50 км/ч при 100 % перекрытии, барьером служила абсолютно недеформированная бетонная плита, на такие ДТП приходилось не более 15 % случаев. Начиная с середины 90-х годов, испытания изменили. Скорость подняли до 64 км/ч, перекрытие уменьшили до 40 %, барьер заменили на деформированный. По данным американских исследователей на такой вид ДТП приходится до 40 - 45 % фронтальных столкновений. В исследовании рассматривается характер поведения автомобиля ВАЗ 2108-015 при 40% перекрытии и столкновении на скорости 36, 50, 72 км/ч.
Зависимость уменьшения габаритной длины автомобиля от скорости столкновения Сравнивая данные рисунков 3.7 и 3.13 можно сделать вывод, что происходящее уменьшение габаритной длины автомобиля при смещенном столкновении больше, чем при столкновении со 100 % перекрытием.
Результаты полигонных испытаний (левая стойка) 3.4. Определение адекватности математической модели
Для определения адекватности разработанной математической модели столкновения автомобилей были проведены сравнительные исследования нагружения одного из основных элементов силовой конструкции автомобиля - лонжерона в лабораторных условиях и на математической модели.
Основным инструментом научного познания является эксперимент. Широкое применение математического моделирования обусловило создание сложных математических моделей, описывающих различные физические процессы. Однако неизбежные допущения и ограничения при создании моделей могут привести к искажению действительного процесса. В связи с этим, следующим этапом исследования является проверка адекватности математической модели реальному характеру явления на основании полученных экспериментальных данных. Испытания элементов, узлов, систем и автомобиля в целом подразделяются на дорожные и лабораторные. Лабораторные испытания обладают следующими преимуществами: меньшая стоимость испытаний, высокая воспроизводимость результатов, возможность форсирования проведения экспериментов. Поскольку в лабораторных условиях моделируется не автомобиль в целом, а его отдельные узлы или системы, то отсутствует влияние изменения состояния одних систем на другие. Лабораторные испытания обладают большими возможностями по автоматизации их проведения. Недостаток лабораторных испытаний -сложность обеспечения адекватности реальным условиям работы. [11]
Для предварительной оценки ударно-прочностных характеристик передней части автомобиля часто использовался метод статического сжатия кузова, позволяющий определить статическую характеристику силовой структуры кузова, перемещение его элементов при столкновении, несущую способность (энергоемкость) различных участков конструкции, последовательность включения их в работу, места образования пластических деформаций. [3 6] [70]
В зависимости от цели испытания статическому сжатию могут подвергаться лонжероны подмоторной рамы в сборе со щитом передней части или передняя часть кузова, включая средние стойки. Испытания проводятся на горизонтальном прессе, к плите основания которого жестко крепится объект. Статическая нагрузка на переднюю часть кузова может передаваться с помощью подвижной нагружающей плиты, перпендикулярной основанию стенда.
На рисунке 3.22 представлена последовательность действий при проведении эксперимента. Постановка задачи
Последовательность проведения эксперимента Следующий метод статических испытаний базируется на принципе, что к каждому элементу автомобиля крепятся тросы, к которым затем прикладывают силу пропорциональную произведению массы данного элемента на его замедление. Тросы, связанные с элементами автомобиля, натягивают, а перемещению автомобиля препятствует барьер, который представляет собой как бы реакцию к прилагаемым силам. Соотношения этих сил, величина которых различна для каждого троса, соответствуют соотношениям замедлений, приложенным на том же типе автомобиля во время динамических барьерных испытаний на столкновение. Этот метод испытаний имеет два важных преимущества: он допускает замедленное и видимое разрушение конструкции автомобиля и позволяет измерить нагрузки, соответствующие различным степеням деформации. Сравнение результатов, полученных при статическом и барьерном (динамическом) испытаниях, показало, что между этими двумя методами нет больших расхождений. Упрощенное испытание может быть проведено путем закрепления центральной части кузова и динамического воздействия на переднюю (имитация лобового удара) или на заднюю часть (задний удар) автомобиля. Динамическое воздействие осуществляется с помощью толкающего плунжера. Максимальное упрощение состоит в продольном сжатии испытуемого автомобиля (элемента автомобиля). [88]
Для испытания лонжерона был взят за основу метод продольного статического сжатия с помощью пресса, эта методика нашла широкое применение при испытаниях элементов конструкции автомобиля.
В качестве оценочного параметра деформации было выбрано: уменьшение длины лонжерона от нагрузки А/ = A/ (F).
Для испытания лонжерона автомобиля ВАЗ 2115 на фронтальную статическую деформацию разработана лабораторная установка, включающая в себя гидравлический пресс для разборки / сборки моноблока колеса трамвайного вагона модели П6736. Для повышения точности измерений пресс был доработан, дополнительно оснащен манометром со специальной шкалой измерения, введено ограничение давления в гидросистеме. Разработанная лабораторная установка позволяет имитировать фронтальные нагрузки, воздействующие на лонжерон при лобовом столкновении автомобиля.
Основа конструкции установки - пресс П6736 [46] представляет собой горизонтальную конструкцию, состоящую из передней и задней неподвижных частей, соединенных между собой двумя тягами, между стойками по тягам перемещается упорная траверса с автономным приводом.
Гидроагрегат пресса, в который входят крышка бака и гидропанели, установлен за задней стойкой пресса и соединяется с рабочими цилиндрами при помощи трубопроводов. В переднюю стойку пресса вмонтированы главный и возвратный цилиндры, клапан наполнения и корректор. По верхней тяге перемещаются две подвески для установки изделия. Давление создаваемое насосом, контролируется по манометру с пределом измерений доІ.бМПа. [47] Техническая характеристика пресса П6736
Создание экспертной системы определения начальных условий ДТП по их последствиям
Abaqus/Standard является продуктом общецелевого назначения, который может решать широкий круг линейных и нелинейных задач, включая статическое, динамическое, тепловое и электрическое поведение компонентов системы. Abaqus/Standard неявно решает систему уравнений на каждом «приращении» решения. В противоположность этому Abaqus/Explicit пошагово продвигается по решению с малым временным приращением, не решая связанную систему уравнений в каждый момент времени (или строя глобальную матрицу жесткости).
Abaqus/Explicit является специализированным продуктом, который использует явную динамическую конечно элементную формулировку. Он подходит для моделирования быстро протекающих динамических событий, таких как задачи соударения и взрывные задачи, а также очень эффективен для существенно нелинейных задач, включающих изменяющиеся контактные условия, такие как моделирование при формовании.
Abaqus/CAE (Complete Abaqus Environment) является интерактивной, графической средой для Abaqus. Он позволяет быстро и легко строить модели, непосредственно создавая или импортируя геометрии конструкции для анализа, и выполняя декомпозицию геометрии на области, в которых можно построить сетку. Геометрии можно присвоить физические свойства и свойства материала, вместе с нагрузками и граничными условиями. Abaqus/CAE имеет мощные опции для построения сетки на геометрии и для проверки результатов анализа. По завершении построения модели Abaqus/CAE может инициализировать задание, выполнять его мониторинг и управлять заданием анализа. Для интерпретации результатов можно использовать модуль Visualization. На рисунке 3.1 представлены компоненты главного окна программы Abaqus.
Конечные элементы и жесткие тела являются фундаментальными компонентами модели Abaqus. Конечные элементы являются деформируемыми, в то время как жесткие тела движутся в пространстве без изменения формы.
В целях эффективности Abaqus имеет свойство общего жесткого тела. Любое тело или деталь тела могут быть определены как жесткое тело; в таком теле может быть использовано большинство типов элементов.
Преимущество жестких тел над деформируемыми в том, что движение жесткого тела полностью описывается не более чем шестью степенями свободы в некоторой базовой точке. В противоположность этому деформируемые элементы имеют много степеней свободы и требуют дорогостоящих вычислений для определения деформаций. Когда такими деформациями можно пренебречь, если они не представляют интереса, моделирование компоненты в виде жесткого тела приводит к существенной вычислительной экономии, не оказывая существенного влияния на конечный результат.
Метод конечных элементов заключается в дискретизации реальной геометрии конструкции с использованием набора конечных элементов. Каждый такой элемент представляет собой часть физической системы. Конечные элементы объединены посредством совместных узлов. Набор узлов и конечных элементов называется сеткой. Количество элементов на единицу длины, площади или объема называется плотностью сетки. В анализе напряженного состояния смещения узлов являются основными переменными, которые вычисляет Abaqus, как только известны смещения узлов, можно легко определить напряжения и деформации в каждом элементе.
Линейный анализ является удобным приближением, которое часто достаточно для целей проектирования. Такое приближение очевидно недостаточно для моделирований крэш—анализа. Мы будем рассматривать нелинейную задачу. Нелинейная задача механики конструкций является одной из тех, когда матрица жесткости изменяется с их деформированием. Все физические структуры нелинейны. Существует три источника нелинейности: перемещений начинает влиять на поведение конструкции, что может быть вызвано большими изгибами, вращением или упрочнением под нагрузкой). Краткий обзор Abaqus дает нам представления о возможностях программы.
Оценим возможность применения программы Abaqus для моделирования процесса столкновения модели автомобиля ВАЗ 2115.
Математическое моделирование столкновения автомобиля При столкновении автомобилей происходит деформация силовой структуры кузова. Экспериментальным и расчетным путем было доказано, что на скоростях столкновения до 60 км/ч деформация автомобиля происходит, в основном, за счет силовой структуры передней части автомобиля, вплоть до стоек кузова. В этой связи основной упор делался на моделирование передней части кузова, деталей, отвечающих за пассивную безопасность при фронтальном столкновении: лонжеронов, брызговиков, передних крыльев, щитка передка, стойки кузова. Остальные детали конструкции кузова автомобиля прорисовывались упрощенно, это сделано по нескольким причинам: в рамках этой работы не требовалось детальное моделирование всех элементов кузова; экспертная система определения скорости столкновения по деформации подразумевает работу с упрощенной моделью автомобиля. Немаловажное значение имеет масса, размеры силового агрегата и связь его с кузовом, размещение силового агрегата в подкапотном пространстве.
Для более точного моделирования кузова необходимо знать конструкцию силовой структуры, места установки усиления конструкции (стрингеры), без них модель автомобиля снижает адекватность с полигонными испытаниями автомобилей.
