Методика совершенствования конструкции кабин грузовых автомобилей на стадии проектирования на базе топологической и параметрической оптимизации для обеспечения требований пассивной безопасности при ударе и минимизации массы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.03, кандидат наук Гончаров Роман Борисович

• Гончаров Роман Борисович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Гончаров Роман Борисович

Введение

Глава 1. Анализ состояние вопроса по теме. Постановка задач

исследования

1.1. Общие проблемы исследования пассивной безопасности

1.2. Анализ конструкций кабин грузовых автомобилей

1.3. Анализ методов исследования пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей

1.3.1. Экспериментальные методы

1.3.2. Расчетные методы

1.4. Обзор пористых алюминиевых материалов и их физико-механических свойств

1.4.1. Методы получения пеноматериалов

1.4.2. Основные физико-механические свойства пеноматериалов

1.4.3. Механические свойства пенометаллов

1.4.4. Энергопоглощающие свойства пенометаллов

1.5. Теоретические положения, связанные с решением задач топологической и параметрической оптимизаций

1.5.1. Топологическая оптимизация

1.5.2. Параметрическая оптимизация

1.6. Выводы по Главе 1. Постановка цели и задач исследований... 46 Глава 2. Особенности параметрической и топологической

оптимизаций элементов конструкций автомобиля каркасного типа и параметров наполнителей при

ударном воздействии с точки зрения пассивной безопасности и массы

2.1. Топологическая оптимизация конструкции бампера автомобиля при ударном воздействии с позиций пассивной безопасности и массы

2.1.1. Анализ результатов моделирования ударного воздействия

2.1.2. Постановка задачи топологической оптимизации

2.1.3. Анализ результатов оптимизации

2.2. Исследование эффективности алгоритмов параметрической оптимизации на примере автомобильного бампера

2.2.1. Постановка и решение задачи параметрической оптимизации автомобильного бампера

2.2.2. Анализ результатов применения различных метамоделей для параметрической оптимизации бампера

2.3. Исследование влияния параметров наполнителя на жесткость элементов типа каркасных

2.3.1. Моделирование наполненных алюминиевых труб с помощью метода конечных элементов в программе LS-DYNA

2.3.2. Верификации теоретических положений

2.4. Повышение эффективности применения наполнителей

2.5. Параметрическая оптимизация конструкции бампера автомобиля при ударном воздействии с позиций пассивной безопасности и массы

2.5.1. Постановка задачи ударного воздействия

2.5.2. Постановка задачи оптимизации

2.6. Основные результаты и выводы по Главе

Глава 3. Методология решения задач оптимизаций кабин автомобилей в соответствии с международными правилами по пассивной безопасности и минимальной массы

3.1. Подходы к оптимальному проектированию каркасных элементов кабин по требованиям пассивной безопасности и минимальной массы

3.1.1. Постановка задачи топологической оптимизации

3.1.2. Постановка задачи параметрической оптимизации

3.1.3. Исследование эффективности алгоритмов параметрической оптимизации для кабин грузовых автомобилей

3.2. Оптимизация параметров элементов типа накладок для удовлетворения требованиям по пассивной безопасности кабин при минимальной массе

3.3. Оптимизация параметров элементов типа накладок из высокопрочной стали для удовлетворения требованиям по пассивной безопасности кабин при минимальной массе

3.4. Оптимизация параметров наполнителя для удовлетворения требованиям по пассивной безопасности кабин при минимальной массе

3.5. Совместная оптимизация элементов типа накладок и наполнителя для удовлетворения требованиям по пассивной безопасности при минимальной массе

3.6. Оптимизация панелей кабин и их усиление для удовлетворения требованиям по пассивной безопасности

при минимальной массе

3.7. Моделирование манекена Гибрид

3.8. Основные результаты и выводы по Главе

Глава 4. Метод совершенствования конструкций кабин

автомобилей для удовлетворения требованиям по пассивной безопасности при минимальной массе

4.1. Основные положения метода

4.2. Применение разработанной методики на примере кабины КАМАЗ

4.2.1. Анализ результатов расчета исходной модели кабины КАМАЗ и оценка соответствия требованиям правил по пассивной безопасности

4.2.2. Постановка задачи топологической оптимизации

4.2.3. Доработка кабины с помощью накладок

4.2.4. Доработка кабины с помощью наполнителя и накладок

4.2.5. Доработка задней части кабины

4.3. Анализ соответствия требованиям пассивной безопасности кабины КАМАЗ на базе высокоточных конечно-элементных моделей

4.4. Результаты и выводы по Главе

Основные результаты и выводы по работе

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика совершенствования конструкции кабин грузовых автомобилей на стадии проектирования на базе топологической и параметрической оптимизации для обеспечения требований пассивной безопасности при ударе и минимизации массы»

Введение

Повышение требований по обеспечению пассивной безопасности людей в автомобиле являются важнейшей задачей для конструкторов, работающих в данной сфере. Увеличение количества автомобилей, скорости движения по городским улицам и на шоссе, рост грузоподъемности вновь разрабатываемых автомобилей ведет к необходимости создания кабин грузовых автомобилей, отвечающих требованиям пассивной безопасности при минимальной массе и достаточной жесткости и прочности.

Применительно к кабинам грузовых автомобилей одним из наиболее сложных режимов является удар и именно в переднюю часть. При этом имеет место контакт конструкции с объектом, в ее элементах происходит потеря устойчивости, смятие, изгиб, появляются пластические шарниры и др.

Испытание автомобилей на пассивную безопасность - задача сложная и дорогостоящая, поэтому целесообразно максимально использовать возможности современного расчетного анализа на основе компьютерного моделирования для уменьшения затрат времени и средств на разработку конструкции. Данного рода задачи решаются методом конечных элементов (МКЭ) с использованием явного способа решения дифференциальных уравнений.

Поскольку пассивная безопасность, в первую очередь, определяется ударно-прочностными свойствами кабины автомобиля, то это должно учитываться уже на самых ранних стадиях проектирования, когда невозможны натурные испытания. Таким образом, тема данной научной работы, посвященная разработке методики совершенствования конструкций кабин грузовых автомобилей на стадии проектирования с целью удовлетворения требований пассивной безопасности и минимизации массы, является актуальной.

Научная новизна работы заключается в разработке методики совершенствования конструкций кабин грузовых автомобилей на стадии проектирования с целью удовлетворения требований пассивной безопасности при минимизации массы конструкции, в которой:

1). Разработаны оригинальные рациональные конечно-элементные модели кабин и их элементов применительно к задачам оптимизации, отличающиеся определенными размерами и типами конечных элементов и обеспечивающие получение требуемой точности результатов расчета при минимальных трудозатратах на подготовку и решение с помощью программных комплексов, реализующих метод конечных элементов (ANSYS и LS-DYNA);

2). Определены оценочные параметры и их пороговые значения (удельная энергоемкость, коэффициент нагруженности, изменение площади поперечного сечения в зоне контакта, потеря несущей способности) для предварительной оценки эффективности использования существующих и вновь разрабатываемых материалов-наполнителей. Особенностью является возможность прогнозирования образования пластических шарниров с целью предотвращения потери несущей способности конструкции для обеспечения требований пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей и минимизации массы конструкции;

3). Разработана методика повышения эффективности реализации алгоритмов параметрической оптимизации, особенностью которой является целенаправленное выделение подзон в конструкции кабины с последующим анализом их влияния на отклик конструкции с целью сокращения продолжительности решения задач оптимизации при обеспечении требуемой точности;

4). Разработана методика целенаправленного изменения конфигурации, жесткости и энергоемкости несущих элементов кабин, особенностью которой является обоснованное определение параметров усилителей (размеры, материал) и наполнителей на базе применения топологической и параметрической оптимизаций с целью удовлетворения требований пассивной безопасности и минимизации массы конструкции.

Цель работы: заключается в улучшении параметров конструкций кабин грузовых автомобилей и их элементов на стадии проектирования на базе топологической и параметрической оптимизаций для обеспечения требований международных и национальных правил пассивной безопасности и минимизации массы.

Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи:

- анализ типовых конструкций кабин грузовых автомобилей с целью выявления конструктивных особенностей, влияющих на энергоемкость и поведение конструкции при аварийном нагружении;

- решение модельных задач для типовых элементов конструкции кабины грузовых автомобилей при ударном нагружении с целью отработки принципов построения рациональных конечно-элементных моделей применительно к оптимизационным задачам;

- разработка алгоритма многопараметрической оптимизации кабин, в том числе с наполнителем элементов каркасного типа, для достижения поставленной цели;

- разработка методики улучшения параметров конструкций кабин грузовых автомобилей и их элементов на стадии проектирования на базе топологической и параметрической оптимизаций для обеспечения требований международных и национальных правил пассивной безопасности и минимизации массы конструкции;

- проведение оптимизационных расчетов на базе метода конечных элементов кабин грузовых автомобилей с различными особенностями конструкций с целью оценки эффективности методики.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработанная методика может быть использована при проектировании и доводке кабин грузовых автомобилей для удовлетворения требований пассивной безопасности при минимизации массы конструкции;

- результаты теоретических исследований и рекомендации позволили дать предложения по изменению конструкции кабины грузового автомобиля КАМАЗ для повышения пассивной безопасности.

Достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждена сопоставлением результатов с известными теоретическими положениями, а также сравнениями результатов расчетов с экспериментальными данными.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы заслушивались и обсуждались на:

- 103-й международной научно-технической конференции ААИ «Конструктивная безопасность АТС» / НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ». п. Автополигон (Московская область), 2018;

- научно-технических семинарах кафедры колесных машин МГТУ им. Н.Э. Баумана. М., 2015-2019;

- Одиннадцатой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России». М., 2018.

Реализация работы. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке инженеров на кафедре колесных машин МГТУ им. Н.Э. Баумана и в ПАО «КАМАЗ» при проектировании и изготовлении кабин автомобилей 6345 и 6355.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 научных статей общим объемом 3,9 п.л., 5 из которых входят в журналы из перечня, рекомендованного ВАК РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и заключения по работе, списка литературы. Работа изложена на 161 листах машинного текста, содержит 87 рисунков, 25 таблиц. Список литературы содержит 109 наименований.

Глава 1. Анализ состояния вопроса по теме. Постановка задач исследования

1.1. Общие проблемы исследования пассивной безопасности

Безопасность автомобиля можно разделить на два основных типа:

- Активная безопасность - свойство автомобиля предотвращать дорожно-транспортные происшествия (ДТП) или снижать вероятность их возникновения.

- Пассивная безопасность - свойство автомобиля уменьшать тяжесть ДТП, что проявляется в период, когда водитель не в состоянии предотвратить ДТП.

Каждый вновь разрабатываемый автомобиль должен соответствовать требований пассивной безопасности, для этого проводятся краш-тесты, направленные на оценку соответствия требованиям [1, 2].

По имеющимся данным в ДТП в 2018 году в Европе погибло около 31100 человек в 27 странах Евросоюза [3, 4, 5]. Что на 15% меньше, чем в 2017 году. Тенденция снижения количества погибших наблюдается на протяжении последних 20 лет. Это связано со значительным улучшением инфраструктуры городов, с ростом безопасности транспортных средств, с улучшением культуры вождения и поведением участников движения на дороге, водители и пассажиры чаще стали пользоваться ремнями безопасности, меньше превышать скорость и садиться за руль в нетрезвом виде. Данные по жертвам ДТП в Евросоюзе сведены в Таблицу 1.

Уменьшение количества ДТП со смертельным исходом почти на 60% (за 20 лет) в Евросоюзе (в 27 странах) является впечатляющим доказательством согласованных усилий автомобильных инженеров, политиков, государственных структур и граждан. Тем не менее, дальнейшие усилия в этом направлении необходимо продолжить.

В странах Евросоюза с 2015 по 2018 годы около 1659240 человек в среднем было незначительно, серьезно или смертельно ранено во всех типах ДТП.

Таблица 1.

Жертвы ДТП в Евросоюзе (среднее значение с 2015 по 2018 год).

Число: Все автомобили Автобусы> 3,5 тонн Грузовики>3,5 тонн

Число случаев Доля всех транспортных средств число случаев Доля всех транспортных средств

Погибших 43500 1200 3% 7200 17%

Тяжело раненных 298400 6500 2% 21900 7%

Легких ранений 1386100 44300 3% 83900 6%

Все пострадавшие 1728000 52000 3% 113000 7%

По данным ГИБДД в России ежегодно происходит около 200 тысяч ДТП, в которых погибает около 30 тысяч человек и получают ранения свыше 250 тысяч

[6], эти данные отображены в Таблице 2.

Таблица 2.

Общее количество ДТП, число погибших и получивших травмы в России

Год 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Кол-во ДТП 229 140 233 809 218 322 203 603 199 431 199868 203597

Погибло 32 315 33 190 29 895 26 087 26 662 27 896 27 995

Ранено 285 584 292 102 270 780 257 050 250 720 251 921 258 554

В начале года ГИБДД России опубликовало статистику аварийности за 2018

год. За прошедший год на дорогах России произошло 203603 ДТП с пострадавшими (рост на 1,9%), в которых 27995 человека погибли (+0,1%) и 258554 получили ранения (рост на 2,7%). Причины ДТП в России за 2018 год по данным ГИБДД:

- нарушение правил дорожного движения (ПДД) водителями транспортных средств - 85% (в том числе находившимися в состоянии опьянения).

Из них:

- 25% ДТП происходит из-за несоблюдения скоростного режима водителями на дорогах;

- 15% ДТП происходит из-за нарушений правил проезда перекрестка;

- 10% ДТП занимает выезд на встречную полосу движения;

- из-за нарушения ПДД водителями транспортных средств в состоянии опьянения - 6%;

- из-за нарушения ПДД пешеходами — 16%;

- из-за неудовлетворительного состояния улиц и дорог — 21%;

- из-за эксплуатации технически неисправных транспортных средств - 6%.

Сумма долей больше 100 %, так как в некоторых ДТП задействовано более одной причины.

Основные типы аварийных ситуаций сведены в Таблицу 3.

Таблица 3.

Типы аварий (представленные исследовательской группой фирмы УОЬУО)

Дорожно-транспортные происшествия с участием тяжелых грузовиков, приведших к серьезным смертельным травмам (Западная Европа)

Группа пользователей автодорог Тип аварии частота

17% А. Грузовые автомобили 15-20% А1 Одиночный грузовик. Вождение по бездорожью (с или без опрокидывания) 35%

А2 Одиночный грузовик. Занос или рыскание (нестабильности на дороге) 15%

А3 Фронтальное столкновение 2-х грузовиков 10%

А4 Столкновение 2-х грузовиков (наезд сзади) 20%

А5 Другие виды столкновений 5%

Таблица 3 (продолжение)

60% В. Легковые автомобили 55-65% В1 Фронтальное столкновение грузовика с легковыми автомобилями 35%

В2 Боковое столкновение 10%

В3 Последовательное столкновение нескольких автомобилей 5%

В4 Наезд грузовика на легковой автомобиль 10%

В5 Удар грузовика в бок легкового автомобиля 15%

В6 Наезд легкового автомобиля сзади 10%

В7 Боковой удар легкового автомобиля 10%

В8 Боковое столкновение при маневре 5%

23% С. Незащищенные участники дороги 15-25% С1 Наезд на пешехода 5%

С2 Наезд на пешехода при движении назад 5%

С3 Наезд на пешехода на перекрестке 25%

С4 Наезд на пешехода при повороте 20%

С5 Боковой наезд на велосипедиста 10%

Как следует из Таблицы 3 наиболее частым видом ДТП является столкновение грузового автомобиля с другими транспортными средствами (в основном легковыми автомобилями) и человеком. Основные виды ДТП:

- столкновение;

- опрокидывание;

- наезд на стоящее транспортное средство;

- наезд на препятствие;

- наезд на пешехода;

- наезд на велосипедиста;

- наезд на гужевой транспорт;

- наезд на животное;

- падение пассажира;

Основываясь на статических данных типа и характера ДТП в России и Европейском союзе, были приняты постановления, которые регламентируют пассивную безопасность транспортных средств. В настоящее время каждый вновь разрабатываемый автомобиль должен удовлетворять всем требованиям по пассивной безопасности, основными из которых являются правила единой экономической комиссии при ООН (ЕЭК ООН). На основе этих правил были разработаны отечественные требования и нормы безопасности автотранспортных средств.

На пассивную безопасность автомобиля влияет множество конструктивных и технологических факторов. На их основе можно создать систему обеспечения и управления пассивной безопасностью, которая необходима на стадии проектирования, поскольку на этой стадии имеются возможности доводить и оптимизировать конструкцию отдельных элементов и конструкции в целом.

Критерии оптимизации формулируются на основе проведенных исследований механизмов травмирования и биомеханики движения человека во время ДТП. Принято использовать четыре основных критерия пассивной безопасности:

- деформации конструкции;

- вероятность выбрасывания человека;

- возгораемость;

- перегрузки.

Основываясь на проведенном анализе, можно заключить, что ударно-прочностные свойства конструкции позволяют сохранить жизненное пространство внутри кабины автомобиля, при этом основное требование заключается в том, что в него не должны проникать детали при авариях. Остаточное жизненное пространство оценивается по результатам деформирования конструкции, и оно не должно превышать определенных значений.

Размеры жизненного пространства, при котором обеспечивается сохранение жизнедеятельности закрепленного на сидении человека, регламентируются стандартами. В качестве примера на Рис. 1.1 представлена зона рекомендуемого жизненного пространства согласно нормам, принятым в Европе и США [7].

Рис. 1.1. Жизненное пространство в кабине грузового автомобиля

Сохранение остаточного жизненного пространства требуемых размеров обеспечивается ударно-прочностными свойствами кабин грузовых автомобилей и устранением возможности травмирования людей деталями и элементами внутренней обшивки кабины.

118

153 г 25Я

1.2. Анализ конструкций кабин грузовых автомобилей

Для разработки методики создания кабин грузовых автомобилей по требованиям пассивной безопасности в первую очередь необходимо классифицировать их по конструктивным особенностям, которые необходимо учитывать в процессе исследования. Существует большое разнообразие конструкций кабин, это связано с различными условиями эксплуатации. Классификация кабин представлена на Рис. 1.2 [8]. Особое внимание стоит уделить вариантам компоновки: капотные и бескапотные и технологическому исполнению: каркасные и бескаркасные.

Рис. 1.2. Классификация кабин грузовых автомобилей

Конструкция кабины грузового автомобиля КАМАЗ показана на Рис. 1.3.

Кабины грузовых автомобилей чаще всего состоят из следующих элементов: основания, передних и задних стенок, крыши. Боковые стенки почти отсутствуют из-за наличия дверных проемов, которые занимают большую площадь на боковых стенках. Двери кабин грузовых автомобилей, как и двери легковых автомобилей, состоят из двух приваренных друг к другу панелей наружной и внутренней.

Рис. 1.3. Конструкция кабины грузового автомобиля КАМАЗ-5320

Для установки кабин на несущее основание (рама грузового автомобиля) используют три или четыре опоры, реже кабину крепят по контуру основания. С целью уменьшения влияния нагрузок при движении опоры кабины делают упругодемпфирующими, совмещают упругий элемент в виде пружины и демпфирующий амортизатор.

Конструкции кабин чаще всего зависят от условий эксплуатации и видов аварийных ситуации, в которые данные грузовые автомобили могут попадать. Например, для некоторых автомобилей обязательным требованием является наличие хорошего обзора как спереди, так и сзади.

Каркас кабины изготавливается сваркой из стальных листов специального профиля. Стенки и крышу штампуют из листовой стали толщиной 0,8-1,2 мм [9, 10]. Для увеличения жесткости стенок, особенно в бескаркасных кабинах, делаются выштамповки и добавляются ребра жесткости. Основание кабины изготавливается из стального листа толщиной 2... 5 мм, к нему привариваются лонжероны, толщина которых так же, как и основания варьируется от 2 до 5 мм.

Определяющими факторами конструкции кабины помимо условий эксплуатации являются аварийные ситуации, которые чаще всего происходят с данным типом машин.

Безопасность, обзорность и эргономичность - это три основных фактора, на которых базируются при создании кабин грузовых автомобилей. В настоящее время все большую роль начинает играть экстерьер, который вносит свои особенности в конструкцию кабины. Дизайнеры, занимающиеся внешнем видом кабины, добавляют различные элементы, которые не всегда положительно влияют на пассивную безопасность грузового автомобиля. Типовые конструкции кабин грузовых автомобилей представлены на Рис. 1.4, 1.5.

Рис. 1.4. Варианты кабин грузовых автомобилей

Рис. 1.5. Внешний вид кабин грузовых автомобилей

1.3. Анализ методов исследования пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей

Оценка деформированного состояния кабин грузовых автомобилей, выявление элементов с наименьшей жесткостью и в конечном итоге общая оценка пассивной безопасности при столкновениях является сложной задачей, требующей особого подхода и навыков как инженера-конструктора, так и инженера прочниста. Примеры деформированного состояния кабин представлены на Рис. 1.6.

Рис. 1.6. Примеры кабин грузовиков после аварии

Методы исследования пассивной безопасности конструкций кабин грузовых автомобилей можно разделить на: экспериментальные, расчетные и расчетно-экспериментальные.

1.3.1. Экспериментальные методы

Экспериментальные методы в первую очередь нацелены на проведение полноценных испытаний объектов в натуральную величину в соответствии со стандартами безопасности. Существуют различные типы стандартов в зависимости от страны, где проходит сертификация автомобиля, но все они регламентируют условия проведения испытаний и методики оценки результатов. Мировыми считаются правила ЕЭК ООН, но на ряду с ними существуют и национальные правила, зачастую национальные правила являются более жесткими и требовательными к конструкциям автомобилей, например шведские или

американские правила по пассивной безопасности. Методики испытаний на пассивную безопасность конструкции призваны моделировать сценарии реальных аварийных ситуаций, которые показаны на Рис. 1.7.

ff Г- \

7Щ

Рис. 1.7. Примеры кабин после натурных испытаний

Применительно к кабинам грузовых автомобилей такими ситуациями являются фронтальный удар по передней части, удар по кабине сзади сорвавшимся при торможении грузом и опрокидывание автомобиля. Согласно требованиям ГОСТа Р 41.29-99 эти ситуации сведены к трем видам испытаний, которые показаны на Рис. 1.8, а).

а) б)

Рис. 1.8. Виды испытаний кабины: а) по ГОСТу Р 41.29-99; б) по УУББ

2003:29 («Шведские нормы»)

При испытании «А» по кабине, установленной и закрепленной на транспортном средстве, производится удар маятником по передней части с заданными размерами и кинетической энергией. При испытании «В» через жесткую плиту к конструкции прикладывается вертикальная нагрузка заданной величины, но не превышающая значения максимальной нагрузки на переднюю ось

транспортного средства. При испытании «С» задняя стенка кабины через жесткую плиту нагружается горизонтальной силой. После проведения каждого вида испытаний в кабине должно оставаться остаточное пространство, в котором на сиденье, установленном в среднем положении, может поместиться, не приходя в соприкосновение с жестко закрепленными частями, антропометрический манекен. В деталях крепления кабины к раме могут наблюдаться деформации и изломы, однако кабина должна оставаться прикрепленной к раме.

Характеристики пассивной безопасности кабины в соответствии со шведскими нормами VVFS 2003:29 [71] проверяются проведением следующих испытаний, как показано на Рис. 1.8, б):

- испытание А. Квазистатическая нагрузка на крышу кабины;

- испытание В. Удар цилиндрическим маятником по передней стойке кабины под углом 15 градусов;

- испытание С. Удар прямоугольным маятником по задней стенке кабины.

Кабина считается выдержавшей все виды испытаний, если соблюдены следующие условия:

- в несущей конструкции кабины или деталях, а также узлах крепления не произошло разрушений и не образовались значительные трещины или деформации;

- в кабине остается жизненное пространство для водителя и пассажиров;

- при ударе маятником вся энергия удара расходуется (поглощается) кабиной, при этом не происходит проскальзывания маятника по крыше.

В настоящее время в рамках Женевского соглашения разработана серии поправок к международному стандарту правил ЕЭК ООН № 29, который регламентирует процедуру испытаний и технические требования, предъявляемые к кабинам грузовиков в отношении их ударно-прочностных свойств для обеспечения безопасности водителя и пассажиров в условиях столкновения и

опрокидывания [10, 12, 13]. Добавление 28 к Правилам № 29 [14] показано на Рис. 1.9.

Рис. 1.9. Схема испытаний по добавлениям 28 к Правила ЕЭК ООН № 29

К недостаткам экспериментальных методов можно отнести необходимость проведения испытаний на полномасштабной модели, что является дорогостоящим и весьма трудоемким процессом. Поэтому начиная с 60-х годов 20 века распространение получили испытания на моделях в уменьшенном масштабе. Как показал опыт наиболее эффективными моделями являются модели вполовину полномасштабного образца. Основное преимущество такого рода моделей заключается в том, что на их разработку и изготовление требуется меньше времени. Однако у них есть и недостатки, к которым можно отнести невозможность соблюсти все соотношения размеров, что и у полномасштабного образца в соответствие с теорией подобия. Например, на масштабной модели бывает сложно выдержать толщины листов, места и геометрические размеры штамповок и ребер, особенно, если они очень маленькие. Для масштабных моделей нельзя изменить ускорение силы тяжести, влияющее на колебания КМ в продольной плоскости, или материал деталей может оказаться чувствительным к скорости деформирования, в то время как процессы на масштабных моделях протекают очень быстро.

У экспериментальных методов помимо стоимости изготовления прототипов и моделей существует еще один значительный недостаток. Все экспериментальные исследования позволяют получить только общее представление о деформированном состоянии кабины после испытания. Это необходимо в случае,

если кабина изначально удовлетворяла требованиям пассивной безопасности и требовалась только проверка для прохождения сертификации, но в случае неудовлетворительных результатов испытаний трудно установить причины, по которым это произошло и выработать подходы к тому, как совершенствовать конструкцию в дальнейшем.

1.3.2. Расчетные методы

Расчетные методы исследования пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей позволяют оценить несущую способность на начальной стадии проектирования. Они позволяют при значительно меньших затратах времени на подготовку и проведение виртуального эксперимента получить результаты НДС кабины, также они позволяют быстро проработать различные варианты конструкций кузовов и кабин автомобилей. Расчетная оценка пассивной безопасности кузовов или кабин может быть осуществлена одним из четырех способов:

- инженерным методом расчета [11];

- методом последовательных приближений [11];

- нелинейным расчетом в статике и динамике на основе МКЭ [15, 16, 17, 19 - 23].

Быстрое развитие ЭВМ привело к стремительному развитию численных методов расчета для определения прочности и жесткости элементов конструкций автомобиля в том числе и по пассивной безопасности. Наиболее распространенными являются подходы, основанные на методе конечных элементов [18, 19].

МКЭ позволяет учесть различные типы нелинейностей такие как: геометрическую, физическую нелинейность, контакт между частями конструкции. Для решения подобного рода задач чаще всего применяется алгоритм пошагового нагружения, когда внешняя расчетная нагрузка разбивается на небольшие

интервалы и последовательно прикладывается к конструкции. При этом на любом последовательно выполняемом шаге расчета нагрузка ступенчато возрастает, а на последнем шаге достигает окончательного значения. На каждом таком шаге поведение конструкции считают линейным; на стадии приближения к предельной нагрузке упругопластические характеристики материала корректируются в соответствии с диаграммой растяжения-сжатия.

Процесс решения, связанный с постепенным прикладыванием нагрузки, можно интерпретировать следующим образом - в каждый момент времени к конструкции прикладывается доля от всей нагрузки, конструкция деформируется под воздействием внешних сил и далее к ней вновь прикладывается нагрузка, соответствующая следующему шагу нагружения, и так процесс продолжается пока к конструкции не будет приложена вся внешняя нагрузка. Процесс расчета не представляет трудностей для расчета энергии деформации, необходимой для оценки защитных свойств конструкции. Но у МКЭ есть свои недостатки. В первую очередь это высокие требования к квалификации инженера-расчетчика, поскольку на данный момент не существует универсальной методики построения сетки конечных элементов из-за индивидуального подхода к каждой конструкции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гончаров Роман Борисович, 2019 год

Список литературы

1. Хусаинов А. Ш., Кузьмин Ю. А. Пассивная безопасность автомобиля: Учебное пособие для студентов направлений 190100.62 «Наземные транспорт-но-технологические комплексы» по профилю - Автомобиле и тракторостроение и «Наземные транспортно-технологические средства» по специализации «Автомобили и тракторы». Ульяновск: УлГТУ. 2011. 92 с.

2. Проектирование полноприводных колесных машин: Учебник для вузов (В 3-х томах) / Б.А. Афанасьев [и др.]; Под редакцией А.А. Полунгяна. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. Т.3. 432 с.

3. Almqvist C.J. European accident research and safety report 2018 Volvo trucks. Gothenburg, 2018. 35 р. (http://www.Volvotrucks.com/ SiteCollectionDocuments/VTC/Corporate/Values/ART%20Report%202013 .pdf) (дата обращения 27.03.19).

4. European Commission 2018; Road Safety Evolution in the EU, http://ec.europa.eu/transport/road safety/specialist/statistics/index en.htm (дата обращения 27.03.19).

5. Contributory Factors Statistics 2018, Department for Transport, UK (http://www.dft.gov.uk/pgr/statistics/datatablespublications/accidents/).

6. www.gibdd.ru (дата обращения 27.03.19).

7. Ломакин В.В., Покровский Ю.Ю., Степанов И.С., Гоманчук О.Г. Безопасность автотранспортных средств: Учебник для вузов / Под общ. ред. В.В. Ломакина. М.: МГТУ «МАМИ», 2011. 299 с.

8. Проектирование полноприводных колесных машин: Учебник для вузов (В 3-х томах) / Б.А. Афанасьев [и др.]; Под редакцией А.А. Полунгяна. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. Т.2. 496 с.

9. Кудрявцев С.М. Основы проектирования, производства и материалы кузова современного автомобиля: монография / С.М. Кудрявцев [ и др.]; Под общей редакцией С.М. Кудрявцева. М.: Н. Новгород, 2010. 236 с.

10. Черников С. К., Ахмадышин А. Н. Численные исследования процессов деформирования конструкций грузовых автомобилей в течение дорожно-транспортных происшествий // Казанский физико-технический институт имени Е. К. Завойского. Ежегодник-2010. Казань: Физтех Пресс. 2011. С. 169-172.

11. Орлов Л.Н. Пассивная безопасность и прочность кузовов, кабин, автотранспортных средств. Методы расчета и оценки: Учебное пособие. Н. Новгород: НГТУ. 2005. 230 с.

12. Маркин И.В. Разработка методики оценки пассивной безопасности грузовых автомобилей и тракторов в отношении ударно-прочностных свойств их кабин на стадии проектирования: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М. 2001. 16 с.

13. ГОСТ Р 41.29-99 (Правила ЕЭК ООН № 29). Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении защиты лиц, находящихся в кабине грузового транспортного средства. Введ. 2000-07-01. М.: Издательсьвово стандартов, 2000. 20 с.

14. Правила ЕЭК ООН № 29 (документ Е/ЕСЕ/324/Кеу.1/Аёё.28/Кеу.2 -Е/ЕСЕ/ТКАШ/505/Яеу.1/Адд.28/Яеу.2). Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении защиты лиц, находящихся в кабине грузового транспортного средства. ООН, 2012. 26 с.

15. Орлов Л.Н. Расчет кабины грузового автомобиля на безопасность // Активная и пассивная безопасность автомобиля: Межвуз. сб. МЛМИ. 1985. С. 192197.

16. Орлов Л.Н. Расчет кузова легкового автомобиля на безопасность // Известия вузов. Машиностроение. 1987. №5. С. 53-57.

17. Орлов Л.Н. Расчет кузовных конструкций на безопасность // Межвузовский сборник по безопасности: Тр. МЛМИ. 1977. 7 с.

18. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.

541 с.

19. Фрид И. Погрешности дискретизации и вычислительные погрешности для конечных элементов с высоким порядком аппроксимирующих полиномов // Ракетная техника и космонавтика. 1971. № 10. С. 219-221.

20. Постнов В. А. Численные методы расчета судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1977. 279 с.

21. Постнов В.А., Дмитриев С.А., Елтышев Б.К. Метод суперэлементов в расчетах инженерных конструкций. Л.: Судостроение, 1979. 283 с.

22. Постнов В. А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1974. 342 с.

23. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979.

392 с.

24. Селиванов В.В., Кобылкин И.Ф., Новиков С.А. Взрывные технологии. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 648 с.

25. Нестеренко В.Ф. Импульсное нагружение гетерогенных материалов. Новосибирск: Издательство: Наука. Сиб. отделение, 1992. 284 с.

26. M.F. Ashby Metal Foams: A Design Guide // URL:http://www.elsevier.com/wps/find/bookdescription.cws_home/680318/description #description (дата обращения 03.03.19).

27. E.W. Andrews, L.J. Gibson, M.F. Ashby the creep of cellular solids // URL: http://www.metalfoam.net/papers/andrews.pdf (дата обращения 27.03.19).

28. E.W. Andrews, J.S. Huang, L.J. Gibson Creep behavior of a closed-cell aluminum foam // URL: http://www.metalfoam.net/papers/andrews99.pdf (дата обращения 27.03.19).

29. N. Aravas, P. Ponte Castaneda Numerical methods for porous metals with deformation-induced anisotropy // URL: http://www.mie.uth.gr/files/Ponte_2004.pdf (дата обращения 27.03.19).

30. G. Gioux, T.M. McCormack, L.J. Gibson Failure of aluminum foams under multiaxial loads // URL: http://www.metalfoam.net/papers/gioux00.pdf (дата обращения 27.03.19).

31. T.G. Nieh, K. Higashi, J. Wadsworth Effect of cell morphology on the compressive properties of open-cell aluminum foams // URL: http://www.metalfoam.net/papers/nieh00.pdf (дата обращения 27.03.19).

32. O.B. Olurin, N.A. Fleck, M.F. Ashby Deformation and fracture of aluminiumfoam // URL: http://www.metalfoam.net/papers/olurin00a.pdf (дата обращения 27.03.19).

33. A. Ochsner, G. Mishuris, J. Gracio. Macroscopic behavior of porous metals with internal gas pressure under multiaxial loading conditions // URL:www.ariel.ac.il/sites/conf/mmt/MMT-2004/papers/Section.../3_68-77.doc (дата обращения 27.03.19).

34. A. T. Procopio, A. Zavaliangos Simulation of multi-axial compaction of granular media from loose to high relative densities // URL: http://www.mendeley.com/research/simulation-multiaxial-compactiongranular-media-loose-high-relative-densities/ (дата обращения 27.03.19).

35. I. Sevostianov, M. Kachanov Plastic yield surfaces of anisotropic porous materials in terms of effective electric conductivities // URL: http://me.nmsu.edu/~igor/2006/cross-yield.pdf (дата обращения 27.03.19).

36. Zettl B., Mayer H., Stanzl-Tschegg S.E., Degischer H.P. Fatigue properties of aluminum foams at high numbers of cycles // URL: http://www.metalfoam.net/papers/zettl00.pdf (дата обращения 27.03.19).

37. Mayer R. R., Kikuchi N., Scott R. A. Applications of topology optimization techniques to structural crashworthiness // Int. J. Numer. Methods Eng. 1996. №39 Р. 1383-1403.

38. Pedersen C. B. W. Topology optimization design of crushed 2-d frames for desired energy absorption // Struct. Multidiscip. Optim. 2003. №25. Р. 368-382.

39. Svanberg K. The method of moving asymptotes a new method for structural optimization // Int. J. Numer. Methods Eng. 1987. №24. P. 359-373.

40. Soto C.A. Structural topology optimization for crashworthiness // Int. J. Numer. Methods Eng. 2004. №9-3. P. 277-283.

41. Shin M.K.. Park K.J., Park G.J. Optimization of structure with nonlinear behavior using equivalent load // Comp. Meth. APl. Math. 2007. №196. P. 1154-1167.

42. Myers R.H., Montgomery D.C. Response Surface Methodology. Process and Product Optimization using Designed Experiments. Chichester, England: John Wiley & Sons. 2009. 680 p.

43. Toropov V.V. Simulation approach to structural optimization // Structural Optimization. 1989. №1. P. 37-46.

44. Schoofs A.J.G. Experimental Design and Structural Optimization. PhD thesis, Technische Universiteit Eindhoven. 1987. 142 p.

45. Tu J., Choi K.K. Design potential concept for reliability-based design optimization. Technical Report R99-07. Center for Computer Aided Design and Department of Mechanical Engineering. College of engineering. University of Iowa. 1999. P. 148-152.

46. Jin R., Chen W., Simpson T.W. Comparative studies of metamodeling techniques under multiple modeling criteria // AIAA Paper. 2000. 4801 p.

47. Forsberg J. Simulation Based Crashworthiness Design - Accuracy Aspects of Structural optimization using Response Surfaces // Thesis No. 954. Division of Solid Mechanics, Department of Mechanical Engineering. Linkoping University, Sweden. 2002. P. 10-22.

48. Arora J.S., Belegundu A.D. Structural optimization by mathematical programming methods // AIAA Journal. 1984. №6. P 854-856.

49. Thanedar P.B., Arora J.S., Tseng C.H., Lim O.K., Park G.J. Performance of some SQP algorithms on structural design problems / P.B. Thanedar [et al.] // International Journal for Numerical Methods in Engineering. 1986. №23. P. 2187-2203.

50. Snyman J.A. The LFOPC leap-frog algorithm for constrained optimization // Comp. Math. APlic. 2000. №40. P. 1085-1096.

51. Barthelemy J.F.M., Haftka R.T. Approximation concepts for optimum structural design // A review. Structural Optimization. 1993. №5. P. 129-144.

52. Box G.E.P., Draper N.R. Empirical model building and response surfaces. New York: John Wiley & Sons. 1987. 663 p.

53. Hajela P., Berke L. Neurobiological computational models in structural analysis and design. Proceedings of the 31st AIAA/ ASME/ ASCE/ AHS/ ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. Long Beach, California. 1990. 21 p.

54. Рябчинский А.И., Фролов В.В. Исследование пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей // Автомобильная промышленность. 1944. №3. С. 2528.

55. Рябчинский А.И. Пассивная безопасность автомобиля. М.: Машиностроение, 1983. 145 с.

56. Chien-Hsun Wu Improvement design of vehicle's front rails for dynamic impact // 5th European LS-DYNA user conference. Dearborn, Michigan. 2003. P. 273280.

57. Yong Peng, Jikuang Yang, Caroline Deck, Remy Williger Finite element modeling of crash behavior for windshield laminated glass // International Journal of Impact Engineering. 2013. №57. P. 27-35.

58. Naranane A., Deb A. Validation of a hybrid III dummy model and its application in simulation of vehicle frontal NCAP tests // Altair CAE user conference. Bangalore, India. 2005. P.76-91.

59. Nilakantan G. Design and development of an energy absorbing seat and ballistic fabric material model to reduce crew injury caused by acceleration from mine // IED Blast. India. University of Cincinnati. 2006. P. 1-12.

60. Mroz1 K., Bostrom O. Comparison of hybrid III and human body models in evaluating thoracic response for various seat belt and airbag loading conditions // IRCOBI Conference. Hanover, Germany. 2011. P. 23-30.

61. Z. Zhou A full suite of hybrid III 50-th dummy models with the latest upgrades / Z. Zhou [et al.] // LS-DYNA Anwenderforum, Frankenthal. 2007. 21 p.

62. K. Holmqvist Challenges in steering wheel rim to thorax impacts using finite element / K. Holmqvist [et al.] // 2010 International IRCOBI conference on the biomechanics of impact: Proceedings of the Hanover. 2007. P. 19-25.

63. Hybrid III and human body models for heavy vehicle frontal crash applications // IRCOBI Conference. Hanover, Germany. 2011. P. 78-99.

64. J. Gwehenberger Injury risk for truck occupants due to serious commercial vehicles accidents. Results of real-world-crash analysis / J. Gwehenberger [et al.] // 2002 International IRCOBI conference on the biomechanics of impact. Munich, Germany. 2002. P. 1-8.

65. Tovar A. Bone Remodeling as a hybrid cellular automaton optimization process // Ph.D. thesis. University of Notre Dame. Notre Dame. IN. 2004. 215 p.

66. Шаболин М.Л., Вдовин Д. С. Снижение требований к прочности материала подрамника грузового автомобиля с независимой подвеской путем параметрической оптимизации конструктивно-силовой схемы // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2016. № 4 (30). С. 90-96.

67. Вдовин Д.С., Прокопов В.С., Рябов Д.С. Проектирование направляющего аппарата независимой подвески автомобиля с использованием метода топологической оптимизации // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2017. № 3 (33). С. 9-13.

68. Шебанов С.М., Гаевой Н.В. Деформативность нанокомпозита эпоксидная смола-многослойные углеродные нанотрубки при многократном сжатии // Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России. 2010. № 3. С. 104-111.

69. Французов А.А., Шаповалов Я.И., Вдовин Д.С. Применение метода топологической оптимизации в задачах проектирования грузоподъемной техники // Технические науки. Машиностроение и машиноведение. 2017. №2 (42). С. 99108. DOI: 10.21685/2072-3059-2017-2-9.

70. Вдовин Д. С. Метод топологической оптимизации в задачах проектирования безопасных кабин сельскохозяйственной и строительной техники // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2018. № 4 (38). С. 21-29.

71. VVFS 2003:29 Vagverkets foreskrifter om nationella typgodkannande av system komponent och separat teknisk enhet // Vagverkets forfattningssamling. Swedish. 2003. 25 p.

72. Шабан Б.А., Зузов В.Н. Особенности моделирования каркасных элементов кузовов и кабин автомобилей при исследовании пассивной безопасности // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 11. DOI: 10.7463/1112.0486675

73. Шабан Б.А., Зузов В.Н. Особенности построения конечно-элементных моделей кабин для исследования пассивной безопасности при ударе в соответствии с правилами ЕЭК ООН №29 // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 03. DOI: 10.7463/0313.0542301.

74. Andres Tovar Crashworthiness design using topology optimization / Andres Tovar [et al.] // Journal of mechanical design. 2009. №131. P. 1-12. DOI: 10.1115/1.3116256.

75. Goel T., Roux W., Stander N. A topology optimization tool for LS-DYNA users: LS-OPT/ Topology // 7-th European LS-DYNA Conference. 2009. (https://www.dynamore.de/en/downloads/papers/papers-en/09-conference/papers/F-II-03.pdf) (дата обращения 27.03.19).

76. Deshpande V.S., Fleck N.A. Isotropic models for metallic foams // J. Mech. Phys. Solids. 2000. №48. P. 1253-1283.

77. Zhaokai Li, Qiang Yu, Xuan Zhao, Man Yu, Peilong Shi, Cilei Yan Crashworthiness and lightweight optimization to aPlied multiple materials and foam-filled front-end structure of auto-body // Adv. Mech. Eng. 2017. № 9(8). P. 1-21. DOI: 10.1177/1687814017702806.

78. Liuwei Guo, Jilin Yu Dynamic bending response of double cylindrical tubes filled with aluminum foam // International Journal of Impact Engineering. 2011. №38. P. 85-94.

79. Hamza K., Saitou K. Design optimization of vehicle structures for crashworthiness using equivalent mechanism approximations // ASME J. Mech. Des. 2005. №127-3. Р. 485-492.

80. Zhi Xiao, Jianguang Fang, Guangyong Sun, Qing Li Crashworthiness design for functionally graded foam-filled bumper beam // Int. J. Advances in engineering software. 2015. №85. Р. 81-95.

81. Зузов И.В. Моделирование продольного смятия передних лонжеронов кузова легкового автомобиля с учетом инициаторов деформаций // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2011. № 1. С. 34-37.

82. Зузов И.В., Зузов В.Н. Моделирование продольного смятия передних лонжеронов кузова легкового автомобиля с учетом наполнителей и инициаторов деформаций // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2012. № 2. С. 42-45.

83. Satyanarayana Kokkula Bumper beam-longitudinal system subjected to offset impact loading an experimental and numerical study. PhD Thesis Trondheim Norwegian University of Science and Technology. 2005. P. 288.

84. Вдовин Д.С., Котиев Г.О. Топологическая оптимизация рычага подвески грузового автомобиля // Тракторы и сельхозмашины. 2014. № 3. С. 20-23.

85. Арутюнян Г. А., Карташов А.Б. Разработка математической модели разрушения углепластиковых энергопоглощающих элементов несущей системы автомобиля // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. № 1 (694). С. 45-54. DOI: 10.18698/0536-1044-2018-1-45-54.

86. Шабан Б. А., Зузов В.Н. Анализ влияния конструктивных факторов кабины на пассивную безопасность грузовых автомобилей при ударе по передним стойкам // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 11. DOI: 10.7463/1113.0636798.

87. Hornik K., Stinchcombe M., White H. Universal approximation of an unknown mapping and its derivatives using multilayer feedforward networks // Neural networks. 1990. №3. Р. 535-549.

88. Martin D. Buhmann Radial basis functions: theory and implementations // Cambridge University. 2003. 258 p. URL: http://catdir.loc.gov/catdir/samples/cam033/2002034983.pdf (дата обращения 18.03.2019).

89. Krige D.G. A statistical approach to some mine valuation and allied problems on the Witwatersrand. Master's thesis. University of the Witwatersrand. 1951. 135 p.

90. Jin R., Chen W., Sudjianto A. On sequential sampling for global metamodeling in engineering design // DETC-DAC34092, ASME Design Automation Conference. 2002. P. 1-10. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/fe8e/4856c2d5cce3f7 e70061f35dc16926b8d13a.pdf (дата обращения 18.02.2019).

91. Roux W.J. Nielen Stander, Haftka R.T. Response surface approximations for structural optimization // Int. J. Numer. Meth. Engang. 1998. №42. P. 517-534.

92. Wilson B., Cappelleri D.J., Frecker M.I., Simpson T.W. Efficient Pareto frontier exploration using surrogate approximations // Optimization and Engineering. 2001. №2 (1). Р. 31-50.

93. Holland J.H. Adaptation in natural and artificial systems. London, England: MIT Press. 1992. 207 p.

94. Goldberg D.E. Genetic algorithms in search, optimization and machine learning. Massachusetts: Addison-Wesley publishing company. 1989. 412 p.

95. Kirkpatrick S., Gelatt C.D., Vecchi M.P. Optimization by simulated annealing. Science, New series. 1983.Vol. 220. Р. 671-680.

96. Pincus M. A Monte Carlo method for the approximate solution of certain types of constrained optimization problems // Operations research. 1970. №18. Р. 12251228.

97. Michael Oman, Larsguuar Nilsson Structural optimization of product families subjected to multiple crash load cases // Struct Multidisc Optim. 2010. №41. P. 797-815. DOI 10.1007/s00158-009-0471-4.

98. Ingber L., Adaptive simulated annealing (ASA) // Lester Ingber Research. 1993. URL: https://www.ingber.com/asa96_lessons.pdf (дата обращения 13.02.2019).

99. Schuur P.C. Classification of acceptance criteria for the simulated annealing algorithm // Mathematics of Operations Research. 1997. №22 (2). P. 266-275.

100. Шабан Б., Зузов В.Н. Совершенствование кабин грузовых автомобилей на стадии проектирования для удовлетворения требованиям пассивной безопасности // Инженерный журнал: наука и инновации. Электрон. Журн. 2013. № 12. URL: http://engjournal.ru/articles/1130/1130.pdf (дата обращения 13.02.2019).

101. Chen W., Wierzbicki T., Santosa S. Bending collapse of thin-walled beams with ultralight filler: numerical simulation and weight optimization // Acta Mechanica. 2002. Vol. 153 (3). P. 183-206. DOI: 10.1007/BF01177451.

102. Chen W. Experimental and numerical study on bending collapse of aluminum foam-filled hat profiles // International Journal of Solids and Structures. 2001. Vol. 38 (44), P. 7919-7944. DOI: 10.1016/S0020-7683(01)00094-4.

103. Hanssen A.G., Hopperstad O.S., Langseth M. Bending of square aluminum extrusions with aluminum foam filler // Acta Mechanica, 2000. Vol. 142 (1), P. 13-31. DOI: 10.1007/BF01190010.

104. Hanssen A.G., Hopperstad O.S., Langseth M., Ilstad H. Validation of constitutive models applicable to aluminum foams // International Journal of Mechanical Sciences. 2002. №44. P. 359-406.

105. Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Топологическая оптимизация конструкции бампера автомобиля при ударном воздействии с позиций пассивной

безопасности // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2018. № 2 (36). С. 2-9.

106. Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Проблемы поиска оптимальных конструктивных параметров бампера автомобиля при ударном воздействии с позиций пассивной безопасности // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2018. № 3 (122). С. 130-136.

107. Гончаров Р.Б., Зузов В.Н. Проблемы поиска оптимальных решений для обеспечения пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей при минимальной массе // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2018. № 4 (38). С. 92-102.

108. Гончаров Р.Б., Зузов В.Н., Чайко Д.Н. Моделирование поведения тонкостенных труб с разными наполнителями при предельном нагружении применительно к решению проблем пассивной безопасности автомобилей // Инженерный журнал: наука и инновации. 2019. №3 (87). С. 1-14. Б01: 10.18698/2308-6033-2019-3-1856.

109. Гончаров Р.Б. Исследование эффективности алгоритмов параметрической оптимизации применительно к процессам ударного воздействия на примере бампера и кабины автомобиля // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2019. №4. С. 28-40. БОТ: 10.18698/0536-1044.2019-4.

отзыв

научного руководителя о работе над кандидатской диссертацией

аспиранта Гончарова Романа Борисовича на тему: «Методика совершенствования конструкции кабин грузовых автомобилей на стадии проектирования на базе топологической и параметрической оптимизаций для обеспечения требований пассивной безопасности при ударе и минимизации

массы»

Научная подготовка аспиранта Гончарова Романа Борисовича осуществлялась в процессе обучения студентом и в аспирантуре МГТУ им. Н.Э. Баумана, где он получил базовую инженерную и научную подготовку. Параллельно с учебой он работал на вычислительном центре ОЛЦВМ СМ и принимал активное участие в учебном процессе кафедры, обеспечивая техническую поддержку лабораторных работ.

Избранная им для разработки тема диссертации посвящена актуальной проблеме пассивной безопасности автомобилей и отвечает современным направлениям развития отечественного автостроения.

По теме диссертации Гончаров Р.Б. интенсивно работал до поступления в аспирантуру, в процессе обучения в ней и продолжает работать в настоящее время. Научно-исследовательской работой активно начал заниматься с четвертого курса. Материалы технических исследований докладывались на студенческих конференциях кафедр колесных и гусеничных машин. За отличную учебу Гончаров Р.Б. в 2014-2015 г. был удостоен стипендии Ученого Совета МГТУ им. Н.Э. Баумана. В 2015 году с отличием защитил выпускную работу специалиста по специальности 190202 «Многоцелевые гусеничные и колесные машины» и поступил в очную аспирантуру МГТУ им. Н.Э. Баумана по научной специальности 05.05.03 - «Колесные и гусеничные машины».

В процессе обучения в аспирантуре Р.Б. Гончаровым были изучены необходимые предметы (в том числе по специальным дисциплинам) и успешно сданы кандидатские экзамены по утвержденным программам.

Сложность и необходимая глубина проработки темы диссертации потребовали наряду со знаниями в области теории и практики исследований по специальности 05.05.03 «Колесные и гусеничные машины» так же изучения и использования методов математического моделирования, метода конечных элементов, современных систем САПР, программных комплексов (ANSYS, LS-DYNA, NX Siemens, Solid Works и др.), планирования эксперимента и др.

Настойчиво работая над проблемой, соискатель приобрел глубокие научные знания, о чем свидетельствуют публикации и результаты диссертационной работы. При выполнении работы соискатель проявил высокую профессиональную подготовку, целеустремленность и скрупулезность при разработке теоретических основ и в процессе подготовки и

проведении экспериментальных исследований, что позволило ему выполнить поставленные цели и задачи.

За время обучения соискатель принимал участие в НИР и ОКР, выполняемых силами кафедры, в ходе которых показал себя способным научным работником, умеющим самостоятельно и качественно решать сложные научные и инженерные задачи.

В настоящее время Р.Б. Гончаров работает инженером в НИИСМ МГТУ им. Н.Э. Баумана в отделе СМЗ-2 «Колесные машины».

Главное научное достижение Р.Б. Гончарова при выполнении диссертационного исследования - разработка методики совершенствования конструкции кабин грузовых автомобилей на стадии проектирования с целью удовлетворения требований по пассивной безопасности при минимизации массы конструкции. Эта методика внедрена в ПАО «КАМАЗ» при проектировании и изготовлении кабин автомобилей 6345 и 6355, а также применяется в учебном процессе кафедры.

Содержание диссертации отражено соискателем в 6 научных работах, и в выступлениях на научно-технических конференциях, рекомендованных ВАК РФ.

Все вышесказанное свидетельствует о способности соискателем самостоятельно и творчески решать научные проблемы в области проектирования и расчета современных транспортных средств с принципиально новыми эксплуатационными свойствами.

По результатам выполнения научной работы, уровню теоретической подготовки, практическому опыту и личным качествам диссертант Гончаров Р.Б. соответствует требованиям ВАК РФ к соискателям ученых степеней и достоин присуждения ему ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.03 - «Колесные и гусеничные машины»

Научный руководитель — доктор технических наук (05.05.03), Почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации, профессор кафедры колесных машин ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет им Н.Э. Баумана {национальный исследовательский ушШШйжет)»,

ant оетдзоед

105005, г. Москва, 2-ая Бауманская ул.. д. 5. с i р. 1 тел. [phone], e-mail: /u/valen a rambler.ru

В.Н. Зузов

и

11111У .1 Р-

5 / * ^ о

|ц|||чальнш управления кадров МГТУ ад Л 9 -БАУМАНА

4 Г Матвеев