Автореферат (1173103), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Основные положения и результаты диссертационнойработы заслушивались и обсуждались на: 103-й Международной научно-технической конференции Ассоциацииавтомобильных инженеров (ААИ), 6-7 июня 2018 г., Московская область,Дмитровский р-н, пос. Автополигон, Центр испытаний «НАМИ»; Международной конференции - International conference «Dynamical systems– theory and application (SDSTA-2017)», Lodz, Poland, 11-14 Deсember 2017. XXIX Международной конференции «Машиноведение и инновации.Конференция молодых учёных и студентов» МИКМУС-2017, 6-8 декабря 2017 г.,г. Москва, Институт машиноведения им.
А.А. Благонравова РАН, ул. Бардина, д.4. IIРоссийскойнаучно-практическойконференции"Инженерныетехнологии MSC Software для высших учебных заведений"(MSC-ВУЗ-2016), 14апреля 2016 г., г. Москва, Московский автомобильно-дорожный государственныйтехнический университет (МАДИ), Ленинградский проспект, 64; 18-й Международной межвузовской научно-практической конференциистудентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых "Строительство –формирование среды жизнедеятельности 2015», 22–24 апреля 2015 г., г.
Москва,НИУ «Московский государственный строительный университет» Ярославскоешоссе, 26;9 IV Всероссийском дорожном конгрессе «Перспективные технологии встроительстве и эксплуатации автомобильных дорог», 16-17 декабря 2015 г., г.Москва, Московский автомобильно-дорожный государственный техническийуниверситет (МАДИ), Ленинградский проспект, 64; 72-й Научно-методической и научно-исследовательской конференции, 29января – 06 февраля 2014 г., секция надежности и проблем качества вавтотранспортном комплексе, г.
Москва, Московский автомобильно-дорожныйгосударственный технический университет (МАДИ), Ленинградский проспект, 64; 17-й ежегодной Российской конференции пользователей компьютерныхсистем инженерного анализа MSC Software - Форум MSC 2014 8–9 октября 2014 г.,г. Москва.По основным исследованиям опубликовано 7 статей, в том числе 2 вжурналах, рекомендованных ВАК РФ.Реализацияработы.Материалыдиссертационнойработыбылииспользованы при разработке нормативных документов Федерального дорожногоагентства (РОСАВТОДОР): ОДМ 218.6.018-2016 «Рекомендации по правиламприменения, устройству и эксплуатации тросовых и комбинированных дорожныхограждений на дорогах общего пользования», разработке межгосударственныхстандартов ГОСТ 33128 «Дороги общего пользования.
Ограждения дорожные.Технические требования», ГОСТ 33129 «Дороги общего пользования. Ограждениядорожные. Методы контроля»; в Технических отчетах по виртуальнымиспытаниям, необходимым для прохождения сертификации по ТР ТС 014/2011,следующих организаций: ОАО «КТЦ «Металлоконструкция», ООО Предприятие«ПИК», АО «Точинвест», ООО «Трансбарьер» и ряда других предприятий.Материалы работы легли также в основу СТО предприятия ООО «МИП НИИМеханики и проблем качества» № 45029946-001 -2018 «Методика проведениявиртуальных испытаний боковых дорожных удерживающих ограждений».Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, спискаиспользованной литературы из 91 наименований, а также одного приложения.10Работа содержит 148 страниц основного текста, включающего 17 таблиц, 110рисунков и 1 приложение на 2 страницах.При подготовке диссертационной работы использовались протоколынатурныхиспытанийИЦНИЦИАМТФГУП«НАМИ»(ИЦНАМИ),предоставленные изготовителями дорожных ограждений в процессе сертификациидля проведения валидации моделей и проведения виртуальных испытаний.Особые слова благодарности хотелось бы высказать сотрудникам ИЦ НАМИ,АО «КТЦ «Металлоконструкция», АО «Точинвест», ООО «Трансбарьер» и ОООПредприятие «ПИК» за обсуждения работ и консультации.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении показана актуальность проблемы, сформулирована цель иосновные задачи работы, объект и предмет исследований, раскрыты научнаяновизна, теоретическая значимость, практическая ценность работы.
Обосновананеобходимость проведения теоретических исследований.В первой главе диссертации содержится обзор и анализ развития основныхотечественных и зарубежных конструкций металлических барьерных дорожныхограждений. Рассмотрены их преимущества и недостатки, проведен анализнормативных документов, касающихся требований к конструкциям металлическихбарьерных дорожных ограждений.Исследованиями в области проектирования и расчета конструкцийудерживающих дорожных ограждений в разные периоды занимались известныеученые: Астров В.А., Демьянушко И.В., Гибшман Е.Е., Залуга В.П., Елисеев Б.М.,Каро-Маде В.А., Малинин П.К., Сахарова И.Д., Шестериков В.И. и другие.Значительный вклад в исследованиях БДО внесли специалисты ИЦ НАМИ.
Средизарубежных исследований первыми были опубликованы работы Moore R.L., JehuV. В работах этих авторов были сформулированы представления о процессе наездаавтомобиля на ограждение, приведены технические требования, которыепослужили основой для разработки соответствующих технических требований иметодов контроля ДО.В 1-й главе рассмотрены история развития и модификации конструкций БДО,11начиная от первых БДО с железобетонными стойками и заканчивая современнымиконструкциями,тенденцииихразвития,проанализированынормативныедокументы, регламентирующие требования к конструкциям металлическихбарьерных дорожных ограждений, методам контроля и правилам их применения.Установлено, что в большинстве стандартов дублируются одни и те же требования,а также содержатся многочисленные противоречия.В соответствии с современными нормативными документами, содержащимитребования к удерживающим дорожным ограждениям, и технического регламентаТаможенного союза 014/2011, заявленные потребительские характеристикикаждой конструкции должны определяться натурными испытаниями, которыепроводятся путем наезда автомобиля на дорожное ограждение.Современныепозволяющиепрограммныемоделироватькомплексыдинамическоговысокоскоростныепроцессыанализа,соударениядеформируемых тел (краш-ситуаций), основанные на методе конечных элементов(МКЭ), начали широко применять для исследования динамических процессов вразных отраслях, в том числе и для симуляционнного компьютерного анализакраш-тестов автомобилей.Использование симуляционного анализа методом конечных элементовпозволяет моделировать натурные испытания дорожных ограждений, однако этотподход отнюдь не является тривиальным, так как построение конечно-элементных(КЭ) моделей, как ограждений, так и автомобиля, требует серьезной проверки иэкспериментального подтверждения (валидации).
Решение этой задачи требуетбольшого объема информации, адекватного выбора моделей материаловконструкций и дорожного покрытия, формулировки и получения необходимыхрасчетных результатов, соответствующих нормативным требованиям.Представляетсяважнымпровестирасчетно-экспериментальныеисследования для обоснования применения симуляционного конечно-элементногокомпьютерного моделирования краш-ситуаций наезда ТС на БДО (виртуальныеиспытания), выбрать программный комплекс, наиболее подходящий этой задаче,разработать методику создания КЭ-моделей БДО различных конструкций,12провести валидации моделей с использованием результатов натурных и стендовыхиспытаний и на этой основе обосновать метод и разработать системуиспользования виртуальных испытаний для проектирования и сертификации БДО;применить этот подход для анализа влияния конструктивных параметров БДО наих удерживающую способность, исследовать другие возможности практическогоприменения виртуального анализа в практике проектирования и эксплуатацииБДО.Вовторойглавеприведенообоснованиеразработанногометодавиртуальных испытаний с использованием программного КЭ-комплекса LSDYNA, обоснована расчетная схема испытаний, проведено сравнение результатовнатурных и виртуальных испытаний.ПотребительскиехарактеристикиБДОпринатурныхиспытанияхопределяются в соответствии с нормативными требованиями путем наезда наограждение ТС с определенной массой и необходимой скоростью под среднимуглом (обычно 20°).
Удар производится на 1/3 длины ограждения (рисунок 1).Рисунок 1 – Схема испытания дорожного бокового огражденияВиртуальные испытания позволяют проводить анализ при любых вариантахнаезда любого ТС при различных углах наезда и значениях конструктивныхпараметров соударяющихся объектов. Для демонстрации процедуры валидацииметода и моделей в качестве примера выбран вариант наезда на БДО автобуса принаиболее часто встречающейся удерживающей способности У4 (300 кДж).
Схеманаезда соответствует принятой в стандартах схеме натурных испытаний (рисунок1).13Процесс соударения ТС с дорожным ограждением характеризуется высокойстепенью геометрической и физической нелинейности, высокой скоростьюпротекания процесса (обычно время соударения составляет 300–400 мс), сложнымиграничными условиями, в связи с чем для симуляционного моделирования выбрануниверсальныйпрограммныйкомплексконечно-элементногоанализабыстротекущих процессов LS-DYNA, позволяющий решать такие задачи. Код LSDYNA входит практически во все современные универсальные инженерные КЭкомплексы, так что его применение не является проблемным.Вглаве2приведенасистемауравнений,описывающаяпроцессвзаимодействия транспортного средства и ограждения.
Основным уравнением длянахождения характеристик движения: скоростей, ускорений и перемещений,является уравнение сохранения моментов:̇ = . + (1)где u – скорость, – плотность; - объемные силы; – тензор напряжений.Решение этого уравнения осуществляется методом конечных элементов впостановке Рица в слабой форме.Для того, чтобы решить уравнение 1 необходимо знать, как внешние, так ивнутренние силы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
