Использование расчетных методов для симуляции статических и динамических испытаний автомобильных конструкций
Настоящая дипломная работа состоит из 132 стр. расчетно-пояснительной записки, включающей в себя 60 рисунков, 16 таблиц.
Использовано 20 литературных источников.
Цель работы: демонстрация возможности использования математического моделирования при проектировании новой конструкции по противоречивым условиям прочности и пассивной безопасности.
В работе была смоделирована расчетная модель рамы автомобиля УАЗ-31512. Проведены расчеты НДС рамы. Подтверждена достоверность полученных результатов путем проведения расчетно-экспериментальной верификации. Было исследовано влияние наличия контактных взаимодействий между элементами конструкции на точность результатов расчета. Были продемонстрированы возможности использования математического моделирования при проектировании новой конструкции по противоречивым условиям прочности и пассивной безопасности, на примере расчета несущей системы автомобиля УАЗ-3160.
В экономическом разделе проведен расчет затрат на проектирование: определен полный перечень работ, трудоемкость работ, длительность выполнения этапов, материальные затраты, расходы на оплату труда и составлена смета.
В разделе безопасности жизнедеятельности рассмотрены вопросы организации рабочего места инженера, промышленной санитарии, техники безопасности при работе на компьютере, проведен расчет освещения.
В комплекте пояснительная записка, презентация, доклад.
С развитием вычислительных средств возможности метода стали расширяться, также расширился и класс решаемых задач. Практически все современные расчёты на прочность проводят используя метод конечных элементов. В настоящее время метод конечных элементом служит универсальным средством анализа конструкций, и среди многообразия CAD/CAE программ пакеты конечно-элементного анализа играют важную роль.
Аннотация 6
Введение 7
Раздел 1. Особенности анализа конструкций методом конечных элементов 9
1.1 Основы метода конечных элементов 9
1.2 Расчетная модель МКЭ 12
1.3 Существующие возможности передачи геометрии изделия 13
1.4 Анализ используемых программных продуктов 15
1.4.1 Система NASTRAN 16
1.4.2 Система FEMAP 18
1.4.3 Система HyperMesh 19
1.4.4 Система Unigraphics NX 20
1.4.5 Система LS-Dyna 22
Раздел 2. Экспериментальное определение НДС рамы автомобиля УАЗ-31512 24
2.1. Выбор расчетных случаев и критерия оценки НДС рамы автомобиля повышенной проходимости 24
2.1.1. Расчетные случаи 24
2.1.2. Обоснование уровня допустимых напряжений 24
2.2. Экспериментальное определение НДС рамы автомобиля УАЗ-31512 28
2.2.1. Объект испытаний 28
2.2.2. Система отсчета 29
2.2.3. Нагружение и закрепление 29
2.2.4. Контрольные точки 34
2.2.5. Методика измерения и обработки результатов 35
2.2.6. Результаты экспериментальных исследований рамы при изгибе 47
2.2.7. Результаты экспериментальных исследований рамы при кручении 47
Раздел 3. Расчетное определение НДС рамы автомобиля УАЗ-31512 56
3.1. Исходные данные 56
3.2. Создание расчетной модели 57
3.2.1 Импортирование модели 58
3.2.2 Построение срединных поверхностей 58
3.2.3 Упрощение геометрии 60
3.2.4 Построение конечно-элементной сетки 60
3.2.5 Проверка построенной сетки 61
3.2.6 Моделирование сварных соединений 62
3.2.7 Моделирование болтовых соединений 64
3.2.8 Задание свойств материалов и элементов 65
3.2.9 Задание граничных условий 65
3.3 Расчет модели без учета контакта 67
3.4 Расчет модели с учетом контакта 68
Раздел 4. Статический расчет несущей системы автомобиля УАЗ-3160 73
4.1 Исходные данные 73
4.2 Редактирование расчетной модели 74
4.3 Результаты статического расчета 76
Раздел 5. Моделирование динамических испытаний несущей системы автомобиля УАЗ-3160 79
5.1 Критерии травмобезопасности 79
5.2 Описание модели манекена 83
5.2.1 Физическая модель манекена 83
5.2.2 Конечно-элементная модель манекена 84
5.3 Редактирование расчетной модели 86
5.4 Расчет модели 87
Раздел 6. Экономическая часть 91
6.1 Расчет затрат времени на составление дипломной работы 93
6.2 Расчет материальных затрат 96
6.3 Расчет затрат на электроэнергию 97
6.4 Расчет затрат на распечатку дипломной работы 98
6.5 Расчет расходов на оплату труда 99
6.6 Смета затрат на проектирование 102
Раздел 7. Безопасность жизнедеятельности 103
7.1 Инженерно-эргономическое обеспечение рабочего места инженера 103
7.1.1 Анализ условий труда инженера 103
7.1.2 Организация рабочего места инженера 104
7.2 Промышленная санитария 107
7.2.1 Шум 108
7.2.2 Освещение 109
7.2.2.1 Расчет освещения 112
7.2.3 Электробезопасность 114
7.2.4 Пожарная безопасность 116
7.3 Техника безопасности при работе на компьютере 118
Заключение 121
Приложение 1 122
Приложение 2 125
Приложение 3 128
Список использованной литературы 131
1. П.П. Лукин, Г.А. Гаспарянц, В.Ф. Родионов. «Конструирование и расчет автомобиля» – М.: Машиностроение, 1984. – 376 с.
2. Н.А. Бухарин, В.С. Прозоров, М.М. Щукин. «Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля». Машиностроение, 1973. – 501 с.
3. Армейские автомобили: Конструкция и расчет. В 2 ч. Ч.2 / А.С. Антонов, М.М. Запрягаев, М.М. Щукин и др. – М.: Воениздат, 1970. – 480с.
4. Проскуряков В.Б. Динамика и прочность рам и корпусов транспортных машин / В.Б.Проскуряков - Л.: Машиностроение, 1972.
5. Кучинский А.Ф. Экспериментальные исследования прочности конструкций летательных аппаратов: Методы и средства измерений при прочностном эксперименте: Учебное пособие / А.Ф. Кучинский, В.П. Наумов, Ю.Г. Попов.- Казань, 1980. – 92 с.
6. Черников С.К., Садчиков Ю.В. Варианты четырехузлового изопараметрического конечного элемента оболочки для расчета автомобильных рам. Труды III международной конференции «Автомобиль и техносфера». Казань, 2003. с. 269 - 278.
7. Н.Н. Шапошников, Н.Д. Тарабасов, В.Б. Петров, В.И. Мяченков. Расчеты машиностроительных конструкций на прочность и жесткость – М.: Машиностроение, 1981. 334 с.
8. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. Пер. с англ. – М.: Мир, 1975. – 541с.
9. Черников С.К., Садчиков Ю.В., Ашихмин А.Н. Комплекс «АРКО» - современное состояние и опыт использования в автомобильной промышленности. «Математическое моделирование в механике сплошных сред на основе методов граничных и конечных элементов»: Труды XVIII международной конференции, том 3. – СПб.: НИИХ СпбГУ, 2000. – с. 254 - 259.
10. ГОСТ Р 41.94-99 (Правила ЕЭК ООН № 94): Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении защиты водителя и пассажиров в случае лобового столкновения. Введ. 2000-07-01. М.: Изд-во стандартов 2001. III, 42 с.
11. US Code of Federal Regulations, Title 49 – Transportation, Subtitle B – Other Regulations Relating to Transportation, Chapter V – National Highway Traffic Safety Administration, Department of Transportation, Part 572 – Anthropomorphic Test Devices, Subpart E – Hybrid III Test Dummy.
12. Расчет конструкций в MSC.Nastran для Windows / Шимкович Д.Г.- М: НТ Пресс, 2003. - 446с.: ил. – (Проектирование и моделирование).
13. MSC.visualNastran для Windows / Рычков С.П.- М: НТ Пресс, 2004.. - 552с.: ил. – (Проектирование и моделирование).
14. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов/ С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ. Ред. С.В. Белова. 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2001. – 485 с.: ил.
15. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений - СанПиН 2.2.4.548-96
16. Боброва – Голикова Л.П. Эргономика и безопасность труда. – М.: Машиностроение, 1985 – 112с.
17. ГОСТ 12.1.003—83. Предельно-допустимые условия постоянного шума на рабочих местах.
18. Естественное и Искусственное Освещение - СНИП 23-05-95
19. М.К. Насыров, Ю.С. Дворников, Э.Д. Касимова, Г.Ф. Мингалеева, М.А. Горбатова. Учебно-методическое пособие «Организационно-экономическая часть курсового и дипломного проекта. Расчет затрат на проектирование». – КГТУ им. А.Н. Туполева, 2002. – 25с.
20. Е.В. Голдобеев, М.А. Камилов, В.В. Родионов, А.А. Садыков, Р.Т. Сиразетдинов. Учебное пособие «Методы определения затрат на создание научно-технической продукции». – КГТУ им. А.Н. Туполева, 2003. – 44с.
