Розробка методу визначення ресурсу несучих елементів ходової частини вантажного автомобіля на базі технологій віртуального експерименту

Abstract

Сучасний стан розвитку вантажного автотранспорту висуває високі вимоги до надійності, довговічності та безпечності конструктивних елементів транспортних засобів. Особливо це стосується несучих елементів ходової частини, які сприймають основні експлуатаційні навантаження, забезпечують структурну цілісність та стабільність руху. В умовах інтенсивної експлуатації, нерівномірного завантаження і агресивного зовнішнього середовища виникає необхідність у точному прогнозуванні їх ресурсу з метою підвищення ефективності обслуговування, своєчасної заміни та підвищення загальної безпеки руху. В традиційній практиці діагностика технічного стану елементів ходової частини ґрунтується переважно на регламентних або візуальних методах контролю, які не завжди дозволяють точно визначити залишковий ресурс. Використання ж віртуального експерименту на основі числового моделювання дозволяє імітувати складні навантажувальні сценарії, аналізувати напружено-деформований стан елементів конструкції та прогнозувати граничні стани, не вдаючись до дорогих і тривалих натурних випробувань. Таким чином, актуальність теми зумовлена потребою у розробці методу визначення ресурсу несучих елементів вантажних автомобілів з використанням інструментів віртуального експерименту, що дозволить підвищити точність оцінки залишкової міцності, знизити ризики аварійних ситуацій та оптимізувати процеси технічного обслуговування. Мета роботи – підвищення ресурсу несучих елементів ходової частини вантажного автомобіля шляхом розробки методу його оцінювання на основі технологій віртуального експерименту. Для досягнення мети поставлені такі завдання: - провести аналіз конструктивних особливостей несучих елементів вантажного автомобіля та чинників, що впливають на їх ресурс. - розробити 3D-модель лонжерона та виконати числове моделювання його напружено-деформованого стану з використанням методу скінченних елементів. - визначити зони концентрації напружень та розрахувати втомний ресурс елемента за критеріями Мізеса та кривими довговічності. - запропонувати варіанти конструктивного підсилення у критичних зонах та здійснити повторне моделювання для оцінки їх ефективності. - виконати техніко-економічну оцінку доцільності впровадження удосконалень з урахуванням вартості ремонту, терміну окупності та прогнозованої економії.. Об’єкт дослідження – несучі елементи ходової частини вантажного автомобіля, зокрема поздовжній лонжерон рами автомобіля Mercedes-Benz Actros. Предмет дослідження – методи оцінки ресурсу несучих елементів на основі скінченно-елементного моделювання, критерії втомної міцності та ефективність конструктивного підсилення як засобу підвищення довговічності. Методи дослідження включають: аналіз науково-технічної літератури; побудову геометричних моделей у СAD-середовищі; числове моделювання методом скінченних елементів (FEM); аналіз результатів за критеріями втоми та механічної міцності. Практичне значення роботи полягає у можливості використання розробленого методу на етапі діагностики або планування технічного обслуговування вантажного автотранспорту, що дозволяє підвищити ефективність експлуатації та уникнути передчасних відмов. У процесі виконання кваліфікаційної роботи автор дотримувався принципів академічної доброчесності, не допускав плагіату, самостійно здійснив усі розрахунки та побудову моделей, а також виконав необхідну аналітичну і науково-дослідну частину проєкту. Положення, що виносяться на захист: - узагальнені особливості впливу навантажень на ресурс несучих елементів вантажних автомобілів; - розроблений метод визначення ресурсу на основі віртуального експерименту; - результати числового моделювання напружено-деформованого стану та прогнозування граничного стану; - рекомендації щодо застосування методу в практиці технічного обслуговування автотранспортних засобів.