Научный архив: статьи

Введение (постановка задачи и актуальность). Подушки безопасности – важнейший элемент пассивной безопасности автомобиля, обеспечивающий защиту водителя и пассажиров при столкновении. Физико-механические параметры как самой подушки безопасности, так и процесса её функционирования составляют коммерческую тайну производителей и, как правило, не публикуются в открытых источниках. В связи с этим совершенствование и последующая верификация математической модели данного процесса представляют собой актуальную научно-практическую задачу.

Цель исследования – совершенствование математической модели процесса функционирования фронтальной водительской подушки безопасности легкового автомобиля, обоснование выбора её физико-механических параметров и кривой газового расхода, а также экспериментальная верификация предлагаемых подходов.

Методология и методы исследования базируются на классических теориях газодинамики и прочности, а также на применении метода корпускулярных частиц для моделирования потока газа внутри мешка подушки безопасности. В соответствии с алгоритмом надувание подушки безопасности происходит под действием потока частиц сферической формы, которые по своей сути являются ансамблями множества реальных молекул газа. Моделирование материала тканевой оболочки реализовано на основе концепции многослойного ортотропного материала, что позволяет учесть деформацию при растяжении в процессе увеличения объёма подушки безопасности.

Результаты и научная новизна. Проведённые работы заключаются в усовершенствовании математической модели процесса функционирования фронтальной водительской подушки безопасности легкового автомобиля, экспериментально-теоретическом подборе кривой газового расхода и определении механических параметров для модели многослойного ортотропного материала ткани мешка.

Практическая значимость. Полученные экспериментальным методом параметры работы подушки безопасности и верифицированная математическая модель на основе натурного эксперимента позволяют в дальнейшем интегрировать её в конечно-элементные модели автомобиля.

Введение (постановка задачи и актуальность). Повышение уровня пассивной безопасности транспортных средств, несмотря на постоянное совершенствование конструкций и систем, остаётся одной из приоритетных задач современного автомобилестроения. Особую сложность представляет обеспечение защиты водителя при боковых столкновениях, которые, обладая относительно невысокой вероятностью возникновения, характеризуются крайне тяжёлыми последствиями из-за минимальной зоны поглощения энергии удара. В таких условиях безопасность человека во многом зависит от эффективности работы активных элементов системы пассивной безопасности (ремень безопасности и боковые подушки безопасности).

Цель исследования – оценка степени влияния активных элементов системы пассивной безопасности на показатель (суммарный балл) пассивной безопасности легкового автомобиля.

Методология и методы. Для проведения виртуальных испытаний использован комплексный подход численного моделирования. Метод конечных элементов применён для воспроизведения процесса деформации кузова автомобиля при боковом ударе о столб, а также для анализа взаимодействия антропоморфного манекена с элементами интерьера автомобиля и ремнём безопасности. Для высокоточного моделирования процесса наполнения газом и взаимодействия боковых подушек безопасности с манекеном использован метод корпускулярных частиц.

Результаты и научная новизна заключаются в разработке балльно-рейтинговой системы, оценивающей пассивную безопасность по совокупности установленных Правилами ООН № 135 критериев травмирования при боковом ударе о столб, и в оценке вклада каждого элемента пассивной безопасности в снижение травмируемости водителя при боковом ударе о столб.

Практическая значимость состоит в создании инструмента (балльно-рейтинговая система) для количественной оценки пассивной безопасности при боковом ударе о столб, позволяющего сводить различные критерии травмирования в единый интегральный показатель для комплексной оценки травмируемости водителя.

Глобальная тенденция в развитии автомобильной отрасли — уменьшение массы и улучшение эксплуатационных показателей автобуса. При проектировании его конструкции очень важно проводить рациональный выбор структуры силового каркаса транспортного средства, чтобы соблюдались требования, предъявляемые к его прочности и жесткости. Для проектирования конструкции каркаса автобуса, которая удовлетворяла бы установленным требованиям, необходимо учитывать не только прочность, но и, согласно правилам ООН № 66, эффективность поглощения энергии удара при опрокидывании. Это обеспечивается путем проведения топологической оптимизации с целью получения рационального расположения силовых элементов каркаса автобуса. Для проведения оптимизации с учетом ударного режима нагружения в программном комплексе ANSYS Workbench использовалась программа LS-TaSC с явным решателем LS-DYNA. В результате была получена рациональная структура силового каркаса автобуса.