16 января 2025
Регистрация →
Компоненты автомобильного плафона
Первая собственная частота колебаний автомобильного плафона
Постановка задачи для испытания на виброустойчивость (Продольное направление приложения нагрузки)
Постановка задачи для испытания на вибропрочность
Виброперемещения плафона при испытании на вибропрочность
вернуться к списку новостей
Транспортное машиностроение – отрасль, которая так или иначе затрагивает каждого человека. В современном мире люди активно пользуются средствами общественного и личного транспорта, передвигаются на поездах и трамваях, перевозят товары. Именно поэтому любая продукция транспортного машиностроения требует повышенного внимания и комплексной оценки прочности и безопасности. Однако, проведение всех технологических процессов на должном уровне требует больших денежных и временных затрат.
Вебинар: Оценка прочности и устойчивости металлических конструкций зданий и сооружений по СП 16.13330.2017 с учетом назначения и условий работы
На этом вебинаре рассмотрим основные особенности расчетов прочности металлических конструкций по СП 16.13330.2017
Сократить издержки производства помогает численное моделирование – современный инструмент, обеспечивающий комплексное сопровождение производства на этапах проектирования, усовершенствования, тестирования и эксплуатации.
Инженеры АО “ЦИФРА” имеют богатый и успешный опыт в проведении не только прочностных, но и аэродинамических расчетов для транспортного машиностроения. Показательными примерами выступают выполненные проекты, с которыми подробнее вы можете ознакомиться, перейдя по следующим ссылкам:
- Численное моделирование аэродинамики тягача с прицепом
- Расчёт вибропрочности конструкции автомобильного спойлера
- Расчёт диска колеса на косой удар, изгиб при кручении и качении
- Проведение виртуальных испытаний цифровой модели трамвайного вагона
- Конечно-элементное моделирование краш-теста прицепа
Однако стоит отметить, что численное моделирование применимо не только для разработки или оценки прочности габаритных конструкций и агрегатов, но и для более компактных деталей. Один из примеров — это плафон внутреннего освещения, небольшая, но важная деталь, которая напрямую влияет на качество освещения салона, а также на комфорт пассажиров. Его вибрация может создавать шум и отвлекать водителя.
Компоненты автомобильного плафонаВибрационные испытания деталей машин проводятся в соответствии со стандартом Japanese Industrial Standard: Vibration testing methods for automobile parts (далее JIS D 1601), регламентирующим такие вибрационные испытания, как:
- Испытание для определения резонансной частоты детали (Resonance frequency detection test)
- Испытание на виброустойчивость (Vibration function test)
- Испытание на вибропрочность (Vibration endurance test)
- Испытание на вибропрочность с размахом (Sweep vibration endurance test)
В данной статье будут рассмотрены виртуальные испытания на виброустойчивость и вибропрочность.
Расчёт вибраций плафона внутреннего освещения
Во время эксплуатации автомобиль и его составные части испытывают вибрации (или же автоколебания). Особо пагубное влияние на срок службы транспортного средства оказывает явление резонанса. Таким образом, перед введением составляющих транспортного средства в эксплуатацию необходимо проводить вибрационные испытания для подтверждения прочности конструкций, подверженных периодическим колебаниям. Данные испытания возможно проводить как натурно, так и виртуально – с использованием математического моделирования.
Первым этапом в проведении любого динамического расчёта должен быть анализ собственных форм и частот рассматриваемой конструкции, во избежание потенциального резонанса во время виртуального испытания. Так, были получены первые 6 собственных частот конструкции плафона, а также построено поле перемещений на первой частоте, равной 248 Гц и представляющей для нас наибольший интерес, так как она находится ближе всего к частотам, при которых проводятся испытания. Тем не менее резонанса в конструкции не будет наблюдаться при проведении вибрационных испытаний.
Первая собственная частота колебаний автомобильного плафонаРасчёт на виброустойчивость
Проведение испытания на виброустойчивость предполагает проверку возможности детали выдерживать вибрационные нагрузки.
В данном испытании плафон должен быть жёстко закреплён таким образом, чтобы воссоздать его реальное закрепление в машине. Далее к детали в трёх последовательных направлениях (продольном, поперечном и перпендикулярном соответственно) прикладывается нагрузка в виде постоянного ускорения равного по модулю a = 45 м⁄с2 = 45000 мм⁄с2 . Испытание на виброустойчивость проводится на фиксированной частоте колебаний 33 Гц.
Постановка задачи для испытания на виброустойчивость (Продольное направление приложения нагрузки)Расчёт на вибропрочность
Проведение испытания на вибропрочность подразумевает проверку возможности детали выдерживать длительные вибрационные нагрузки.
Качественно испытание на вибропрочность не отличается от испытания на виброустойчивость за некоторыми исключениями: в данном случае ускорение величиной a = 9,8 м⁄с2 = 9800 мм⁄с2 прикладывается исключительно в направлении, перпендикулярном плафону, а также испытание проводится на диапазоне частот от 1 до 100 Гц.
Постановка задачи для испытания на вибропрочностьАнализ результатов
Для испытаний на виброустойчивость и вибропрочность соответственно регламенитруются следующие критерии прохождения:
| Тип испытания | Критерий прохождения |
| Виброустойчивость | Не допускается повреждение или отделение линзы, повреждение корпуса, лампа должна функционировать. |
| Вибропрочность | Не допускается возникновение ненормального шума, скрипа или скрежета. |
В ходе проведения виртуальных испытаний были получены напряжённо–деформированные состояния как плафона в целом, так и его составляющих, а также построены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) плафона и его компонентов для анализа виброустойчивости и вибропрочности соответственно.
Виброперемещения плафона при испытании на вибропрочностьИсходя из полученных результатов следует, что испытания на вибропрочность и виброустойчивость пройдены, так как выполняются критерии прохождения испытаний:
- Шумов, скрипов и дребезжаний не наблюдается вследствие неотделения составных частей, а также отсутствия скольжения частей относительно друг друга.
- Повреждения и отделения составных частей также не наблюдается в силу того, что напряжения, возникающие как в сборе плафона, так и в его компонентах, не превышают соответствующие пределы текучести материалов.
Заключение
Транспортное машиностроение — это отрасль, в которой актуален постоянный поиск лучших решений, где каждая деталь, даже самая небольшая, играет важную роль в создании безопасного, комфортного и надежного транспортного средства.
Внедрение численного моделирования и виртуальных испытаний позволяет ускорить процесс разработки и оптимизации конструкций и деталей, снижая необходимость в дорогостоящих натурных испытаниях. Такие технологии помогают не только сократить время вывода решений на рынок, но и гарантируют высокую точность расчётов, что особенно важно в отраслях с высоким уровнем риска, таких как транспортное машиностроение.
Проведенное численное моделирование испытания плафона на вибропрочность и виброустойчивость позволило провести комплексную оценку прочности рассматриваемой детали.
Изображение заголовка сгенерировано нейросетью
