5.2 Расчет кососимметричного нагружения
Расчет кососимметричного нагружения отличается от расчета на изгиб тем, что нагрузки, приходящиеся на один из лонжеронов, направлены в противоположную сторону, как это было оговорено в главе 3. Соответствующая карта эквивалентных напряжений приведена на рис. 31. Наибольшее напряжение составило 75,3 МПа и было выявлено в месте крепления подвески к лонжерону, испытывающему направленную вниз нагрузку.
Рис. 31 – Карта эквивалентных напряжений балочной модели в расчете кососимметричного нагружения
При проведении расчета кососимметричного нагружения с использованием оболочечной модели была избрана схема нагружения сходная с выбранной в расчете на изгиб с учетом иного направления нагрузки, описанного выше.
Карта эквивалентных напряжений по Мизесу для оболочечной модели изображена на рис. 32. Следует отметить, что помимо выявленных ранее высоких напряжений в области крепления подвески к лонжерону, в поперечинах, на которых крепятся двигатель и прочие агрегаты автомобиля было выявлено максимальное напряжение, составившее 94,3 МПа. Этот факт наглядно демонстрирует необходимость использования нескольких моделей при расчете конструкций в программных комплексах.
Расчет с использованием сплошнотельной модели дал результаты, аналогичные результатам расчета оболочечной модели, однако максимальное напряжение составило 103,3 МПа.
Поперечины были
изготовлены из стали 25 кп, имеющей предел
упругости
,
поэтому можно считать прочность
конструкции по результатом настоящего
расчета обеспеченной, но следует учесть
что наибольшие напряжения возникают в
области III-IV
поперечин.
Рис. 32 – Карта эквивалентных напряжений оболочечной модели в расчете кососимметричного нагружения
5.3 Расчет кручения
Движение при возможном вывешивании колес осуществляется с осторожностью и малыми скоростями. Поэтому динамические составляющие будут небольшими, режим можно считать квазистатическим.
Была выбрана схема нагружения:
1) Статические граничные условия: в месте крепления задней подвески к лонжеронам (1 точка) ограничено перемещение по трем степеням свободы, в месте крепления передней подвески к лонжеронам (1 точка) ограничено перемещение в вертикальном направлении.
2) Кинематические
граничные условия: к лонжеронам в области
крепления колес приложены нагрузки,
равные реакциями
.
На колесах возникают
следующие реакции (для
и вывешивания заднего левого колеса)
[38]:
(68)
где
м – расстояния от центра масс до передней
оси;
м – база;
Н – вес автомобиля;
- вертикальная реакция на
-м
колесе соответственно.
Для рассматриваемого автомобиля имеем вертикальные реакции, Н:
Соответствующая карта эквивалентных напряжений приведена на рис. 32. Наибольшее напряжение составило 342,8 МПа и было выявлено на одном из лонжеронов в передней части рамы; кроме того, высокие напряжения обнаружены в передней части рамы на III-IV поперечинах и лонжеронах.
Отсюда следует вывод, что хотя при медленном движении автомобиля, при котором справедлив статический расчет, прочность обеспечена, в случае движения на большой скорости рама может претерпеть пластическое деформирование, поэтому рекомендуется увеличить прочность лонжеронов рамы в крайних частях в вертикальном направлении.
Рис. 32 – Карта напряжений балочной модели в расчете кручения