Диссертация (1026060), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Максимальный прогиб защиты днища при толщине 8 ммсоставляет 250 мм, а при толщине 12 мм – 160 мм. Для защиты ног экипажа отдинамических воздействий со стороны пола важно чтобы не произошел контактзащиты днища с самим днищем. Ввиду ограничения максимальной массы защитыбыло принято решение выбрать толщину листа 10 мм.После проведения расчетов был выбран материал и толщина защиты днища:алюминиевый сплав АМг 6, толщиной 10 мм.
Был изготовлен полномасштабныйобразец защиты и установлен на днище автомобиле-аналога Mercedes-Benz S-klasseIV (W220). Для предотвращения подлета конструкции, днище автомобиля былозакреплено фиксирующим устройством (Рис. 4.27). Было проведено 2 подрывавзрывчатым веществом: первый под днищем в районе резонатора и карданноговала в зоне расположения вентиляционных отверстий, второй слева от осиавтомобиля в районе ног пассажира. На месте ног заднего пассажира былустановлен макет ноги (Рис.
4.27 внизу), для определения скорости днища.Подробное описание макета представлено в Главе 5.Рис. 4.27. Полномасштабный макетный образец днища до подрыва. ВВрасположено под днищем в районе резонатора и карданного вала в зонерасположения вентиляционных отверстий135Результаты подрыва под днищем в районе резонатора и карданного вала взоне расположения вентиляционных отверстий показаны на Рис. 4.28.Рис.
4.28. Полномасштабный макетный образец днища после подрыва. ВВрасположено под днищем в районе резонатора и карданного вала в зонерасположения вентиляционных отверстий. НЕпробитие. Прогиб 28,8 ммРезультаты подрыва под днищем слева от оси автомобиля в районе ногпассажира представлены на Рис. 4.30.Рис.
4.29. Полномасштабный макетный образец днища до подрыва. ВВрасположено под днищем слева от оси автомобиля в районе ног пассажира. Назвукоизоляционном покрытии расположен макет ноги136УМРис. 4.30. Полномасштабный макетный образец днища после подрыва.ВВ расположено под днищем слева от оси автомобиля в районе ног пассажира.НЕпробитие. Прогиб 68 ммТакжебылипроведеныиспытаниязащитыднищаспрямымизигзагообразным швом.
Для предотвращения подлета образцов заряд располагалсясверху образца на расстоянии клиренса, масса заряда удвоена.Рис. 4.31. Образец №1 до и после испытаний137Рис. 4.32. Образец №2 до и после испытанийРезультаты испытаний образцов со сварным швом представлены вТаблице 12.Таблица 12.Результаты испытаний образцов со сварным швом№образцаСостав3 листа АМг 6, толщиной 10 мм,1сваренных внахлёст обычнымсварным швом2Результат испытанийВмятина диаметром 250 мм,трещина между отверстиями,остаточный прогиб 100 – мм,локальный прогиб – 180 мм3 листа АМг 6, толщиной 10 мм,Вмятина диаметром 245 мм,сваренных внахлёст усиленнымостаточный прогиб 131 – мм,сварным швомлокальный прогиб – 155 ммПо результатам расчетов и экспериментов на моделях было спроектированоднище, которое было установлено и испытано на прототипе изделия.138Прежде чем проводить натурные испытания подрывом была разработанаматематическая модель подрыва СЗАТ с установленным АИМ и проведениемрасчета травмобезопасности пассажира.Модель автомобиля (Рис.
4.33) содержит 11 звеньев: K – корпус автомобиля(массово-инерционные характеристики); S1_L, S1_R, S2_L, S2_R – четыре цапфы,имитирующие подвеску колес автомобиля; W1_L, W1_R, W2_L, W2_R – четыреколеса; R – дорога, Body – импортированная геометрия автомобиля.Цапфы подвески задних колес связаны с корпусом автомобиля шарниром,допускающим только их вертикальное перемещение. Цапфы подвески переднихколес связаны с корпусом автомобиля шарниром, допускающим их вертикальноеперемещение и поворот вокруг вертикальной оси.
Колеса связаны с цапфамишарнирами типа «пара вращения». Цапфы передних колес связаны шарниром «тягасо сферическими наконечниками», которая моделирует межколесную тягурулевого управления.Упругие и демпфирующие свойства каждой подвески моделируются однимсиловым элементом с линейными характеристиками, который установлен междукорпусом и цапфой. В качестве исходных данных задана частота колебанийкорпуса fK= 1Гц и коэффициент затухания колебаний ksiK=0,25. Коэффициентжесткости каждой из четырех подвесок равен:kS =4∙ (K ⋅ 2π)2 = 59 218 Н/м,(4.4)где Mk – масса корпуса равная 6 т.Коэффициент демпфирования равен:cS = ksiK ⋅ 2√ ∙ = 9 425 (Н∙с/м)Рис.
4.33. Общий вид модели автомобиля с манекеном(4.5)139Между колесами и дорогой установлены силовые элементы типа «шина».Клиренс автомобиля составляет 200 мм.Подрыв имитируется приложением усилия (переход от удельного импульсак импульсу осуществляется за счет умножения на площадь боковой поверхностиавтомобиля – 6,3 м2) к боковине автомобиля (Рис. 4.34, а). Импульс рассчитываетсяпо формуле [4]:2 3I = 630 = 1160 Н ∙ с/м2(4.6)Импульс задается по треугольнику (Рис.
4.34, б), время действия:t = 0,0015 √R ∙ 6�q = 0,0049 c,(4.7)где q – масса заряда в тротиловом эквиваленте (20 кг), R – расстояние отавтомобиля до центра заряда (4 м) (параметры заряда в соответствии со стандартомERV 2010).а)б)Рис. 4.34. Место приложения силы от подрыва (а), импульс от подрыва (в)140Модель манекена состоит из 6 звеньев: S1 – голова, S2 – грудь и руки, S3 –верхний отдел позвоночника, S4 – нижний отдел позвоночника, S5 – Верхняя частьног (бёдра), S6 – нижняя часть ног (голень и ступня). Все исходные данные поманекену Hybrid II, а именно: внешние размеры манекена, массы отдельныхсоставляющих манекена, размещение центра тяжести отдельных частей манекена,массовые моменты инерции отдельных частей манекена, а также границыдвижений сочленений манекена представлены в Таблицах 13-17.Модель обстановки салона состоит из 2 звеньев: seat – сиденье и base – звенодля задания контактов ног с полого автомобиля, а также для создания контактголова-крыша.
Жесткость контакта пятки с полом 10 кгс/мм, коэффициентвосстановления скорости в контакте пол – пятка – 0,4, коэффициент трения вконтакте пол – пятка – 0,3. Жесткость контакта крыша – голова – 50 кгс/мм,коэффициент восстановления скорости в контакте крыша – голова – 0,4,коэффициент трения в контакте крыша – голова – 0,3.Внешние размеры манекена Гибрид 2 указаны на Рис. 4.35 с пояснениями вТаблице 13.Рис. 4.35. Внешние размеры манекена Hybrid II141Таблица 13.Внешние размеры манекенаРис. 4.35,Расстояние,обозначениедюймВысота в положении сидяA35,7Высота по шарнирному соединению плечаB22,1Высота от шарнирного соединения бедраC3,9Расстояние от шарнира бедра до линии спиныD4,8Расстояние от шарнира колена до линии спиныE20,4Расстояние от шарнира колена до полаF19,6Расстояние от головы до линии спиныG1,7Глубина грудной клеткиH9,3Ширина плечI18,1Окружность груди на уровне сосковK37,4Окружность в талииL32,0Ширина бедерM14,7N17,3Q14,123R9,5Ширина головы (дополнительные требования SAE)S6,1Глубина головы (дополнительные требования SAE)T7,7Высота сегмента головыAA9,3Высота сегмента головыBB25,1ОбозначениеПодколенная высота (дополнительные требованияSAE)Расстояние от плеча до локтя (дополнительныетребования SAE)1Расстояние от локтя до сидения (дополнительныетребования SAE)142Таблица 14.Массы отдельных составляющих манекенаСоставляющиеМасса, фунтГолова11,2Верхняя часть торса (включая поясницу и позвоночник)41,5Нижняя часть торса (включая брюшную вставку иверхнюю часть бедра)35,9Плечевое звено (левое или правое)4,8Предплечье (левое или правое)3,4Кисть (левая или правая)1,4Верхняя часть ноги (левая или правая)18,4Нижняя часть ноги (левая или правая)6,9Ступня (левая или правая)2,8Весь манекен164,0Таблица 15.Размещение центра тяжестиРасстояниеСоставляющиеТочка отсчета расстояния по оси X и Z1ГоловаВерхняя часть торсаX,Z,дюймдюйм234От затылка и верха головы4,0-4,7От линии спины и верха головы4,1-17,2От линии спины и верха головы4,9-31,0От шарнира плеча0,0-5,0Нижняя часть торсаиверхняячастьбедерПлечевоезвеноЛевоеПравое143Таблица 15 – продолжение1Предпле-ЛевоечьеПравоеКистьВерхняя234От шарнира локтя4,20,0От шарнира запястья2,20,0От шарнира вращения колена-6,70,0От шарнира колена к шарниру лодыжки0,0-8,0От шарнира лодыжки2,2-1,7ЛеваяПраваяЛеваячасть ноги ПраваяНижняяЛеваячасть ноги ПраваяСтопаЛеваяПраваяТаблица 16.Массовые моменты инерции манекена Hybrid IIМомент инерции, дюйм-фунт-сек2Составляющие телаXYZГолова0,2260,2750,0Голова / шея0,3100,3670,2332,181,790,02,321,730,0Правое плечевое звено0,1340,1320,022Правое предплечье (без кисти)0,0120,0680,071Правая верхняя часть ноги0,1270,8730,890Правая нижняя часть ноги (без ступни)0,5990,5750,359Верхняячастьторса(включаяпоясницу позвоночника)Нижняя часть торса (таз, брюшнаявставка)144Таблица 17.Границы движений сочленений манекена Hybrid IIГраницы движенийПараметрКод, мсочленений Hybrid II,град.123Голова относительно грудной клетки (Head With Respect To Torso)Откидывание(Hyperexten-A60B60С40D70sion)Наклон(Flexion)Боковойнаклон(LateralFlexion)Поворот(Rotation)Плечевой пояс относительно грудной клетки (Shoulder Girdle With Respect ToTorso)Отклонениевперед/назад(AnteriorPosteriorExcursion)E (E)15145Таблица 17 – продолжение1Поднимание(Elevation)Опускание(Depression)23F (F)25AG (G)10Верхняя часть руки в плечевом суставе (Upper Arm At Shoulder)Абдукция (отведение) (Abduction)Наружний140I (H2)7J (H3)96K (H4)180L (H5)70бо-ковой поворот(LateralH (H1)Rota-tion)Внутреннийбоковой поворот(MedialRotation)Выпрямление(Flexion)Откидывание(Hyperextension)Предплечье в локтевом суставе (Forearm At Elbow)Сгибание(Flexion)M (M)145146Таблица 17 – продолжение123N (N1)95O (N2)95P (N4)70Q (N3)90Рука в шарнире запястья (Hand At Wrist)Супинация(поворотла-доньювверх)(Supination)Пронация(поворотла-доньювниз)(Pronation)Откидываниекисти(Dorsi-flexion)Сгибание кисти(Palmar Flexion)Бедро в тазобедренном суставе (Thigh At Hip)Сгибание(Flexion)R (V1)40T (V2)60U (V3)60Внутреннийбоковой поворот(MedialRotation)Наружныйбоковой поворот(LateralRotation)147Таблица 17 – продолжение1Подведение(Adduction)Отведение(Abduction)23W (V4)15V (V5)55Нижняя часть ноги в коленном суставе (Lower Leg At Knee)СгибаниеX (W)(Flexion)150Стопа в шарнире лодыжки (Foot At Ankle)Сгибаниепысто-(Dorsiflex-Y (Y1)30(PlantarZ (Y2)50(Ever-AA (Y3)23BB (Y4)23ion)РазгибаниестопыFlexion)Поворотнаружуsion)Поворот внутрь(Inversion)Вертикальная ось туловища (Long Axis Of Torso)Наклон(Flex-ion)AC40AE30Откидывание(Hyperextension)148Таблица 17 – продолжение1Боковой наклон(Lateral Flexion)Поворот(Ro-tation)Расчет проводилсяс23AD35AF35помощью программногокомплекса«Эйлер».Покадровое движение манекена и автомобиля, полученное в результате расчетадинамического поведения при подрыве 20 кг ТНТ на расстоянии 4 м показано наРис.
4.36.Рис. 4.36. Положение манекена во время подрыва149НаРис.4.37представленырезультатырасчетовпараметровтравмобезопасности. Измеренные критерии не превышают предельно допустимыхзначений.б)а)в)г)д)е)Рис. 4.37. График HIC (предельно допустимое значение 250) (а), определениетравмобезопасности по кривой Уэйн-Стейта (б), усилие в шее (предельнодопустимое значение 1,8 кН) (в), момент в шее (предельно допустимоезначение при наклоне вперед – 190 Н∙м и 77 Н∙м – при наклоне назад) (г),вертикальное ускорение нижнего отдела позвоночника (допустимое значение166,6 м/с2 (17g)) (д), усилие в позвоночнике (допустимое значение 6,67 кН) (е)Во втором варианте подрыва масса заряда равна 15 кг ТНТ, расстояние отавтомобиля до центра заряда 2 м, заряд установлен в непосредственной близостисо стеной (такой вариант закладки также соответствует стандарту ERV 2010).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
