ССредствамиР . 33. Схема расчета параметров движения автомобиля

MatLab Simulink определяются коэффициент аэродинамического сопротбАвлен я и приведенный коэффициент сопротивления движению. В соответств с известной развесовкой автомобиля в статическом положении, определенной стендовым взвешиванием, рассчитывается положение центра масс «снаряженного» автомобиля. Приняв в качестве допущения представление автомо иля в виде плоского физического тела, состоящего из четырех сосредоточенных масс, приходящихся на контактные поверхности пневматических шин с опорной поверхностью, по формуле определяются значения главныхДмоментов.

Тема 6.3. Математическое моделирование подвески АТС с учетом особенностей работы гидроамортизатораИ

Математическое моделирование подвески АТС с учетом особенностей работы гидроамортизатора.

При математическом моделировании подвески одним из важнейших факторов является правильный учет работы амортизатора. При разработке структур модели гидравлического амортизатора и исследовании их в составе модели стойки АТС оценка работы амортизатора проводится по следующим критериям:

1) по передаточной функции зависимости усилия в амортизаторе от скорости его относительного перемещения в частотном диапазоне колебаний подвески (передаточной характеристики);

87

2) по сдвигу фаз между скоростью относительного перемещения амортизатора и усилием в нем в частотном диапазоне колебаний подвески (по фазовой характеристике).

Данные критерии представляются наиболее эффективными для выявления закономерностей поведения гидравлического амортизатора при случайном возмущении в типичных условиях эксплуатации. Для разработки модели как отдельной стойки, так и полной модели подвески АТС используется программный комплекс ФРУНД (формирование решения уравнен й нел нейной д намики). Формирование уравнений движения производ тся в нем на основе уравнений Лагранжа первого рода. Численное решен е уравнен й движения системы производится при помощи яв-

Сных методов высокого порядка.

амортизатора рующего элементабА3 ( ).

В структуре упрощенной модели стойки (рис. 34) присутствуют под-

рессоренная 1 неподрессоренная 4 массы, взаимодействующие между собой посредством упругого элемента подвески 2 (пружины) и демпфи-

Д И

Рис. 34. Модель стойки АТС со стандартной структурой модели амортизатора: а – структура модели; б – модель в системе моделирования FRUND;

1 – подрессоренная масса; 2 – пружина; 3 – амортизатор; 4 – неподрессоренная масса (колесо); 5 – упруго-демпфирующие свойства шины;

6 – кинематическое возмущение со стороны микропрофиля

88

На неподрессоренную массу 4 также действует посредством упругодемпфирующих свойств шины 5 кинематическое возмущение 6, в качестве которого выбран микропрофиль, соответствующий ровному булыжнику (дороге удовлетворительного качества), что наиболее точно отражает условия эксплуатации подвески. В качестве кинематического возмущения в исследовательских целях возможно использование гармонического про-

Сфиля и единичной неровности.

Основные допущения при моделировании:

- возмущающее воздействие задается в виде кусочно-линейного

микропроф ля с шагом 10 см без учета его податливости;

ными .

массами- воздейств е от дороги осуществляется только в вертикальном направлен ; подрессоренные и неподрессоренные части считаются точеч-

Параметры модели гидроамортизационной стойки соответствуют номинальнымавтомобиляхарактер стикам ВАЗ-2110.

Тема 6.4. ПрАменение метода конечных элементов

для моделирования ударов автомобиля

Использование метода конечных элементов (МКЭ) для моделирования столкновений автомобилей с целью выявления недостатков конструкции, отрицательно влияющих наДбезопасность пассажиров и при реконструкции обстоятельств ДТП.

В середине 80-х гг. прошлого века в США инженерами были построены и проанализированы первые полные модели автомобильных аварий, а их промышленное применение стало возможнымИс появлением в то время первых суперкомпьютеров. Так, например, уже в то время правительство Германии финансировало проект для исследования возможности численного моделирования автомобильных аварий на примере двух моделей автомобилей – "Фольксваген-Поло" и БМВ-300. Развитие применения численных методов в последующие десятилетия привело к тому, что МКЭ сегодня является инструментом, полностью интегрированным в процесс проектирования транспортного средства и элементов дороги, обеспечивающих безопасность.

Сейчас конкурентоспособное развитие отрасли невозможно без МКЭ-систем проектирования, которые уже с середины 90-х гг. используются всеми ведущими автомобилестроительными компаниями. Так, на-

89

пример, фирма "Меседес-Бенц" для всех важных случаев ударного нагружения располагает детальными конечно-элементными аналогами более 30 моделей автомобилей с числом элементов более 200 тыс. каждая и моделями манекенов водителя и пассажиров, которые непрерывно модифицируются, чтобы отслеживать соответствие требованиям стойкости при авариях. В некоторых случаях МКЭ является единственным выбором, так как

Смногочисленные требования и стандарты безопасности превышают возможности организации и анализа результатов натурных краш-тестов.

Рассмотр м некоторые примеры проверки расчетов МКЭ для ударов автомоб лей. Нац ональным центром анализа аварий (NCAC) универси-

сравнениетета им. Д. Ваш нгтона (США) на конечно-элементном аналоге из более чем 270 тыс. элементов был смоделирован краш-тест автомобиля "Додж

Неон" 1996 г., про зведенный сертифицированной лабораторией "Центр исследован я транспорта" из штата Огайо по контракту с Департаментом транспорта бАША. Скорость фронтального удара автомобиля в жесткий недеформ руемый неподвижный арьер была 56 км/ч. На рис. 35 показано расчетной фактической деформаций автомобиля.

Д И

Рис. 35. Расчетная (а) и фактическая(б) деформации автомобиля

90

Как видно, совпадение расчетной и фактической форм деформированного автомобиля достаточно хорошее.

Необходимо помнить, что МКЭ-аналог – модель автомобиля и учесть все элементы конструкции не представляется возможным. Последнее обстоятельство (неполнота модели) является существенным для использования МКЭ. В частности, вычисленная величина затрат энергии на

Сдеформацию всегда будет меньше фактической величины энергии, что приведет к установлению возможной наименьшей скорости движения автомобиля перед ударом ли началом торможения.

Модел рован е помогает создавать новые модели автомобилей, а программноеиобеспечен е стало настолько совершенным, что позволяет управлять автомоб лем без водителя. Беспилотный автомобиль ГНЦ РФ ФГУП "НАМИ" с стемы "Шатл" в программе "Главная дорога" можно увидеть на в део 9.

бА Д И

91