Значения предельных по текучести нагрузок для вариантов схем

Вариант схемы	Предельные по текучести значения нагрузок
	Р1-5	Р2	Р3	Р3-4	Р8-9
0	6,0	2,81	3,97	5,87	4,39
1	5,68	1,93	3,41	4.15	4,35
2	8,71	2,57	3,65	5,81	4,39
3	5,93	2,06	3,60	3,51	4,32
4	10,19	4,74	4,28	6,28	10,59
5	9,82	3,14	16,88	12,27	4,39

Можно заметить, что в направлении действия силы Р₂ кабина имеет наименьшую сопротивляемость разрушениям. Это подтверждено проведенными инженерным расчетом и испытаниями. В этом направлении она обладает и наименьшей жесткостью (табл. 5.5).

Таблица 5.5

Жесткость вариантов модели кабины

Жесткость С, кН/м	Вариант схемы
	0	1	2	3	4	5	6
С1	6850	6850	6760	6520	6900	6860	6950
С2	770	680	680	600	2000	860	240
С3	2450	1950	2160	610	2560	22060	70090
С8-9	1390	1390	1390	1390	9380	1390	10000

Приведенные в табл. 5.4 значения нагрузок соответствуют началу появления текучести металла (_т = 180 МПа) в наиболее опасном сечении. Установлено, что наибольшей несущей способностью по значениям Р_т обладает вариант 4 (модель с дверями и безопасными дверными замками). Особенно это заметно в направлении действия нагрузок Р_1-5 , Р_3-4 и Р_8-9 . Повышению несущей способности кабины способствуют мероприятия по увеличению жесткости С₃ (вар. 5). В табл. 4.4 это можно увидеть по увеличенным значениям Р_т для всех направлений действия нагрузки. Оценивая действие вертикальной нагрузки Р_в , можно сказать, что ее предельные по текучести значения для основной модели (вар. 0) и стержневой (вар. 3) составляют почти одинаковые величины: 13,0 и 12,6 кН. Такие же небольшие расхождения наблюдаются для нагрузок: Р_т1 = 4,7 (5,1) кН, Р_т1-6 = 10,6 (10,5) кН, Р_т5-7 = 8,6 (8,4) кН. Несколько больше – для усилий: Р_т5 = 5,9 (5,1) кН, Р_т1-5 = 7,9 (7,5) кН. Учитывая сравнительно небольшие расхождения (в пределах 10%) значений Р_т для основной (с панелями) и стержневой схем, можно сказать, что принимаемые в инженерных расчетах стержневые модели вполне оправданы и правомерны для проведения оценки безопасности кузовных конструкций на первых этапах проектирования.

Выполненные расчеты кабины в условиях суммарного нагружения вертикальными, распределенными по углам усилиями показывают, что разрушающая нагрузка в этом случае в 1,8 раза превышает силу Р_тв , при которой появляется текучесть в крайнем волокне слабого сечения. Принимая во внимание ранее полученный коэффициент 2,5 для других видов нагружения, можно в первом приближении (в среднем по всем нагрузкам) считать, что для всех рассмотренных направлений действия усилий разрушающая нагрузка Р_р превышает предельную по текучести силу Р_т в 2 раза. Этот вывод можно использовать при проведении предварительной оценки безопасности кузовных конструкций по результатам упругого расчета и при выполнении сравнительных оценок проектируемой конструкции с аналогами. При этом одним из критериев оценки в упругой фазе деформирования является жесткость конструкции. Известно, что наивыгоднейшей силовой конструкцией считается самая жесткая из заданного количества материала. Это достигается рациональным распределением жесткости между элементами.

Установлено, что усиление элементов, как правило, сопровождается увеличением жесткости и предельных по текучести нагрузок. Более жестким схемам соответствуют и наибольшие значения разрушающих нагрузок (рис. 5.6 и 5.7). Все это влияет на увеличение энергоемкости и повышение безопасности конструкций. Подтверждением этого являются полученные результаты проведенных комплексных теоретических исследований несущей способности кабин автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ГАЗ-4301 [31]. Первой кабине соответствует основная схема (вариант 0), второй – вариант 16 и третьей – вариант 18. Для сравнения в табл. 4.6 приведены характеристики механизмов разрушения этих схем. В табл. 5.6 начальная деформация и энергоемкость соответствуют упруго-пластической фазе деформирования схем до момента начала полного разрушения конструкции (появления пластического механизма). На графиках рис. 5.5 и 5.6 это связано с возникновением четвертого пластического шарнира. Принятые допускаемые деформации введены как ограничения на перемещения силовых элементов схем в направлении действия векторов нагрузки при движении пластических механизмов. Предполагаемая энергоемкость вычислена с учетом начальной энергоемкости и допускаемой деформации. При этом принято допущение о постоянстве разрушающей нагрузки при движении механизма в пределах допускаемой деформации.

Таблица 5.6