Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Մարդատար ավտոմոբիլների պասիվ անվտանգության մակարդակի բարձրացումը կրող համակարգերի կատարելագործմամբ

Մուսայելյան, Վարդան Գագիկի (2016) Մարդատար ավտոմոբիլների պասիվ անվտանգության մակարդակի բարձրացումը կրող համակարգերի կատարելագործմամբ. PhD thesis, Հայաստանի ազգային ագրարային համալսարան.

[img] PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (34Mb)
    [img] PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (5Mb)

      Abstract

      Ավտոմոբիլային պարկի մեծացումն ուղեկցվում է ճանապարհային երթևեկության ինտենսիվության բարձրացմամբ, ավտոմոբիլներով ճանապարհների բեռնվածության և 1000 բնակչին ընկնող ավտոմոբիլների քանակի աճով: Տնտեսության զարգացման գործում ավտոմոբիլային տրանսպորտի էական դրական դերին զուգընթաց առկա են բացասական գործոններ, որոնցից հետազոտման համար առավել կարևորները ճանապարհատրանսպորտային պատահարներն են (ՃՏՊ): ՃՏՊ-ների հետևանքներին բնութագրական են մարդկանց մարմնական վնասվածքները, մահվան դեպքերը, նյութական վնասները (հաշմանդամության և ժամանակավորապես անաշխատունակության պատճառով սոցիալական օգնության ծախսեր), ավտոտրանսպորտային միջոցների, բեռների, ճանապարհների և այլ շինությունների վնասվածքները, ինչպես նաև շրջակա միջավայրին հասցված բացասական ազդեցությունները: Ճանապարհային երթևեկության անվտանգության վրա ազդող գործոնները պայմանականորեն տրոհվում են միմյանց հետ փոխկապակցված չորս մասի` վարորդ, ավտոմոբիլ, ճանապարհ, միջավայր: Նշված համալիրի անվտանգության ապահովման վերջնական նպատակը բարձր արդյունավետությամբ տրանսպորտային համակարգերի ստեղծումը և շահագործումն է: Նշված համակարգի բարդ բաղկացուցիչներից մեկը ավտոմոբիլի կառուցվածքային անվտանգությունն է, որը տարակարգվում է ակտիվ, պասիվ, հետվթարային և բնապահպանական բաղադրիչների: Ավտոմոբիլների արտադըր-ման գործընթացում պասիվ անվտանգության պահանջների ապահովումն առավել բարդ և աշխատատար խնդիրներից է: Մարդատար ավտոմոբիլի պասիվ անվտանգությունն առաջին հերթին կախված է կրող համակարգի ամրությունից, կոշտությունից և էներգակլանիչ հատկություններից: Ավտոմոբիլի կրող թափքը կառուցվածքային և տեխնոլոգիապես բարդ համակարգ է, որի ստեղծման ժամանակ հաշվի են առնվում միջազգային տարբեր կազմակերպությունների կողմից նորմավորող պահանջները: Այն ներառում է հետևյալ բաղադրիչները. ա) թափքի կառուցվածքներ, որոնք պետք է պահպանեն ավտոմոբիլի սրահի կենսական անհրաժեշտ նվազագույն ծավալը և բացառեն մեքենամասերի ներթափանցումը սրահ ՃՏՊ-ի ժամանակ, բ) պահող համակարգեր, որոնք մոտեցնում են սրահի ուղևորների տեղաշարժի արագացումները թափքի հիմնակմախքի անվտանգ արագացմանն անգամ վթարային իրավիճակներում, ինչպես նաև մեղմում են ուղևորների հնարավոր հարվածը ավտոմոբիլի կառուցվածքային տարրերին: Կարևորվում է ավտոմոբիլների պասիվ անվտանգության տեսական գնահատման անհրաժեշտությունը, որը հնարավորություն է տալիս կրճատել ավտոմոբիլի թափքի մշակման ժամանակը, ֆինանսական ծախսերը, ինչպես նաև նվազագույնի հասցնել փորձանմուշների քանակը: Ատենախոսության թեման, որը նվիրված է մարդատար ավտոմոբիլի պասիվ անվտանգության բարձրացման միջոցառումների մշակմանը, արդիական է` թելադրված ժամանակի պահանջներով: Увеличение автомобильного парка сопровождается повышением интенсивности дорожного движения, а также ростом дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Конструктивная безопасность автомобиля имеет важную роль в исходах ДТП и делится на активную, пассивную, послеаварийную и экологическую виды безопасности. Пассивная безопасность легкового автомобиля в первую очередь зависит от прочности, жесткости и энергопоглощающих свойств несущей системы. Необходимость теоретической оценки уровня пассивной безопасности легкового автомобиля становится важной проблемой, решение которой позволяет сократить время разработки кузова автомобиля, финансовые расходы, а также довести экспериментальные образцы до минимального количества. Исходя из вышесказанного, тема диссертации, посвященной разработке мероприятий по повышению уровня пассивной безопасности легковых автомобилей, является актуальной. Целью диссертационной работы является исследование процесса деформирования несущего кузова путем применения современных расчетных методов, распределения напряжений, деформаций, компонентов энергии, а также величины значений замедления, возникающего в салоне автомобиля при различных схемах столкновения, и разработка мероприятий по повышению уровня пассивной безопасности легкового автомобиля. Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, представлены методы исследования, научная новизна, практическая ценность, а также основные научные положения, выносимые на защиту. В первой главе представлены пути повышения уровня пассивной безопасности автомобилей, действующие нормативные требования и анализ литературы, посвященной пассивной безопасности автомобилей. Во второй главе изучены особенности применения метода конечных элементов (МКЭ) в задачах оценки прочности и безопасности легкового автомобиля. Показаны преимущества явного метода интегрирования уравнений в задачах столкновения кузова, сопровождающегося сильной нелинейностью. Для обеспечения необходимой точности решения задачи обоснован выбор временного шага, применяемого во время решения дифференциальных уравнений. В третьей главе представлены методики разработки расчетных моделей кузова легкового автомобиля и его элементов. Методом конечных элементов на примере модели Volkswagen Touareg 2010 разработана расчетная модель оценки прочности и жесткости несущего кузова легкового автомобиля. Рассмотренный кузов разделен на конечные элементы типа Shell181, применяемого в программном пакете ANSYS 12.1. Исследованы напряженно-деформированные состояния в кузове и его составные элементы, дана их оценка в соответствии с дорожным и эксплуатационным состоянием. На основе разработанных расчетных моделей исследованы процессы деформирования энергопоглотителя с различными поперечными сечениями под ударным нагружением на продольном сжатии и изгибе. Сделан сравнительный анализ их энергоемкостей. Для обоснования необходимой точности расчетных результатов выполнены экспериментальные исследования тонкостенных стержней коробчатого профиля. The increase in the vehicle fleet is accompanied by an increase in the traffic intensity, as well as the growth of the road accident (RA) rate. The structural safety of an automobile plays an important role in the RA consequences and is classified into: active, passive, post-accident and ecological. The car passive safety, first of all, depends on the strength, stiffness and energy-absorbing properties of the load-carrying system. The need for theoretical estimation of the car passive safety is becoming more important allowing to reduce the development time of the car body, the financial expenses, as well as to minimize the number of experimental samples. The subject of the dissertation devoted to the development of activities for increasing the cars passive safety is urgent and dictated by time. The goal of the dissertation is the investigation of the deformation process of unibody by applying up-to-date calculation methods, distributions of stresses, energy components, as well as the deceleration values, arising in the car interior at different types of impact, and the development of activities to increase the passive safety of a car. the urgency of the theme is substantiated, the goal and tasks of the investigation are formulated, as well as the investigation methods, the scientific novelty, the practical value, as well as the main scientific propositions to be defended are introduced. Chapter One presents the ways of increasing the car passive safety, the acting standard requirements and the analysis of literature on the car passive safety. Chapter Two introduces the features of applying the finite element method (FEM) in the tasks of estimating the strength and safety of a car. The advantages of the explicit method of integrating the equations in the tasks of the body impact accompanied by strong non-linearity have been shown. To ensure the required accuracy for solving the task, the selection of the time step applied at solving differential equations has been substantiated. In Chapter Three methods for developing calculation models of a car unibody and its elements are introduced. By applying the FEM, on the example of the Volkswagen Touareg 2010, a calculation model for estimating the strength and stiffness of the car unibody has been developed. The considered body is divided into finite elements of the type Shell181 used in the ANSYS 12.1 software. The stress-strain states in the body and its consistent elements have been investigated, and they have been estimated according to the road and exploitation states. By means of the developed calculation models, the deformation processes of energy-absorbers with different cross sections have been investigated at impact loading under the longitudinal compression and bending. A comparative analysis of their energy contents has been carried out. To justify the necessary accuracy of the calculation results, experimental investigations of thin-walled beams of the closed profile are carried out. In Chapter Four, on the example of the Volkswagen Polo 2010, by applying the ANSYS/LS-DYNA software, a calculation model of the unibody has been developed by using shell elements Shell163. The process of its deformation in frontal, offset frontal and rear impacts has been studied. The boundary conditions have been set in accordance with the requirements of normative documents. The distributions of stresses, strains, the reaction forces of the rigid barrier, energy components, as well as the values of the deceleration, arising in different parts of the car interior have been obtained. The developed model can change the geometric dimensions, the section shapes, joints types, as well as the used materials for separate structural elements of the body. A body with an improved structure, providing an enhanced level of the passive safety has been proposed. A comparative analysis and estimation of the characterizing values of the passive safety for basic and improved structures of the body have been carried out. In Chapter Five cases of side impact crash and the loading under the roof compression have been investigated by using the calculation model developed in Chapter Four for Volkswagen Polo 2010. The deformation processes of the basic and improved structures of the unibodies have been studied. A comparative analysis and estimation of the characterizing values of the passive safety of the mentioned structures have been carried out.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Повышение уровня пассивной безопасности легковых автомобилей путем совершенствования несущих систем. Improving the level of the car passive safety by enhancement of load-carrying systems.
      Uncontrolled Keywords: Мусаелян Вардан Гагикович, Musayelyan Vardan Gagik
      Subjects: Mechanical Engineering and Machine Science
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 28 Nov 2016 10:48
      Last Modified: 30 Nov 2016 10:16
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3805

      Actions (login required)

      View Item