Диссертация канд. техн. наук: 05.05.03. — НГТУ им. Р.Е. Алексеева.
— Н. Новгород, 2014. — 304 с.
Цель работы: теоретически и экспериментально исследовать
возможности повышения прочности и жесткости автобусных кузовов и
снижения их массы за счет использования свойств конструкций типа
«монокок».
Объект исследования. Несущие конструкции двух специально
разработанных автором прототипов кузовов автобусов, несущие
конструкции кузовов автобусов Самотлор-3241, Самотлор-3242 и
Самотлор-3283.
Предмет исследования. Прочностные, жесткостные и весовые
характеристики несущих систем автобусных кузовов.
Научная новизна. При выполнении данной диссертационной работы
получены следующие новые результаты:
дано новое определение автобусного кузова типа «монокок» на базе
понятия «закрытого» кузова по Я. Павловскому, позволяющее
определять соответствие кузова любого автобуса этому типу, на
основании данного определения сконструированы оригинальные
прототипы такого кузова повышенной прочности и жесткости или
сниженной собственной массы, указанные свойства которых
подтверждены расчетно-экспериментальным сравнением с кузовами
традиционных каркасных конструкций;
разработана методика совершенствования весовых, жесткостных и
прочностных показателей автобусных кузовов, применяемая на этапе
проектирования, основанная на использовании свойств кузова типа
«монокок» и внедрении в его конструкцию трехслойных панелей,
оптимизированных по материалам и размерам;
дано новое определение элементарной конструктивной плоскости (ЭКП)
как неотъемлемой части кузова типа «монокок», уточняющее
соответствующее понятие Я. Павловского, для которого
расчетно-экспериментальным путем выведен критерий, позволяющий
установить принадлежность любой структурной единицы кузова ЭКП на
основе ее удельной сдвиговой жесткости. Показано, что трехслойная
панель является самой эффективной ЭКП;
разработана методика, позволяющая выбирать рациональное сочетание
материалов для трехслойных панелей основания или крыши автобусного
кузова на основе выведенного набора сравнительных коэффициентов
эффективности материалов в различных нагрузочных ситуациях;
выведен новый коэффициент, названный автором «индекс жесткости»,
являющийся характеристикой материала, позволяющей на этапе
проектирования определять эффективность совместного использования
различных материалов в конструкции трехслойной панели;
разработана методика, реализованная в виде компьютерной программы,
позволяющая находить рациональные размеры «ребристых» трехслойных
панелей, тип которых обоснован как эффективный для применения в
автобусном кузове. Указанная методика основывается на выведенных
автором инженерных зависимостях для определения прочностных и
жесткостных характеристик данных панелей;
выведен новый коэффициент, названный автором «коэффициент
разгрузки», характеризующий нагруженное состояние трехслойной
панели основания или крыши в составе автобусного кузова,
позволяющий на этапе проектирования рассматривать прочность и
жесткость указанных панелей отдельно от остальных частей кузова;
получены научно обоснованные результаты и выводы.
Введение
Анализ состояния проблемы и задачи исследования
Механика автобусных кузовов
Пути снижения собственной массы автобусного кузова при удовлетворении требований по прочности и жесткости
Трехслойные панели и оболочки, разновидности конструкций, механика прочностной работы
Эффективность применяемых материалов
Анализ существующих методик выбора оптимальных параметров трехслойной панели
Постановка цели и задач исследования
Автобусный кузов типа «монокок»
Элементы механики современного автобусного кузова
Расчетно-экспериментальное исследование механических свойств ЭКП
Расчетно-экспериментальное исследование прочностных и жесткостных свойств автобусного кузова типа «монокок»
Методика совершенствования весовых, жесткостных и прочностных характеристик автобусных кузовов
Примеры практической апробации предложенных принципов и методики
Оценка эффективности конструкционных материалов
Условия сравнения: допущения и гипотезы
Характеристические коэффициенты материалов
Коэффициенты эффективности материалов
Методика выбора эффективного сочетания материалов
Механика трехслойной панели
Тип трехслойных панелей, рациональный для применения в автобусных кузовных конструкциях
Виды и величины действующих нагрузок
Величины применяемых коэффициентов запаса
Напряженное состояние трехслойной панели
Устойчивость конструктивных элементов панели
Деформированное состояние трехслойной панели
Методика выбора рациональных геометрических параметров трехслойной панели
Результаты, выводы и практические рекомендации
Анализ состояния проблемы и задачи исследования
Механика автобусных кузовов
Пути снижения собственной массы автобусного кузова при удовлетворении требований по прочности и жесткости
Трехслойные панели и оболочки, разновидности конструкций, механика прочностной работы
Эффективность применяемых материалов
Анализ существующих методик выбора оптимальных параметров трехслойной панели
Постановка цели и задач исследования
Автобусный кузов типа «монокок»
Элементы механики современного автобусного кузова
Расчетно-экспериментальное исследование механических свойств ЭКП
Расчетно-экспериментальное исследование прочностных и жесткостных свойств автобусного кузова типа «монокок»
Методика совершенствования весовых, жесткостных и прочностных характеристик автобусных кузовов
Примеры практической апробации предложенных принципов и методики
Оценка эффективности конструкционных материалов
Условия сравнения: допущения и гипотезы
Характеристические коэффициенты материалов
Коэффициенты эффективности материалов
Методика выбора эффективного сочетания материалов
Механика трехслойной панели
Тип трехслойных панелей, рациональный для применения в автобусных кузовных конструкциях
Виды и величины действующих нагрузок
Величины применяемых коэффициентов запаса
Напряженное состояние трехслойной панели
Устойчивость конструктивных элементов панели
Деформированное состояние трехслойной панели
Методика выбора рациональных геометрических параметров трехслойной панели
Результаты, выводы и практические рекомендации