Совершенствование весовых, жесткостных и прочностных показателей автобусных кузовов путем использования свойств конструкций типа "Монокок" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.03, кандидат наук Воронков, Олег Викторович

• Воронков, Олег Викторович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Воронков, Олег Викторович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ состояния проблемы и задачи исследования

1.1. Механика автобусных кузовов

1.2. Пути снижения собственной массы автобусного кузова при удовлетворении требований по прочности и жесткости

1.3. Трехслойные панели и оболочки, разновидности конструкций, механика прочностной работы

1.4. Эффективность применяемых материалов

1.5. Анализ существующих методик выбора оптимальных параметров трехслойной панели

1.6. Постановка цели и задач исследования

2. Автобусный кузов типа «монокок»

2.1. Элементы механики современного автобусного кузова

2.2. Расчетно-экспериментальное исследование механических свойств ЭКП

2.3. Расчетно-экспериментальное исследование прочностных и жесткостных свойств автобусного кузова типа «монокок»

2.4. Методика совершенствования весовых, жесткостных и прочностных характеристик автобусных кузовов

2.5. Примеры практической апробации предложенных принципов

и методики

3. Оценка эффективности конструкционных материалов

3.1. Условия сравнения: допущения и гипотезы

3.2. Характеристические коэффициенты материалов

3.3. Коэффициенты эффективности материалов

3.4. Методика выбора эффективного сочетания материалов

4. Механика трехслойной панели

4.1. Тип трехслойных панелей, рациональный для применения в автобусных кузовных конструкциях

4.2. Виды и величины действующих нагрузок

4.3. Величины применяемых коэффициентов запаса

4.4. Напряженное состояние трехслойной панели

4.5. Устойчивость конструктивных элементов панели

4.6. Деформированное состояние трехслойной панели

4.7. Методика выбора рациональных геометрических параметров трехслойной панели

Результаты, выводы и практические рекомендации

Библиографический список

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Приложение И

Приложение К

Приложение Л

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование весовых, жесткостных и прочностных показателей автобусных кузовов путем использования свойств конструкций типа "Монокок"»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Минимально возможная собственная масса несущих частей при обеспечении необходимой прочности и жесткости является одним из важных требований, предъявляемых к современному автобусному кузову. Доминирующая на данный момент в отношении конструкции автобусных кузовов каркасная концепция находится уже практически на пределе возможностей по дальнейшей весовой оптимизации таких конструкций, т.к. не позволяет эффективно использовать существующие высокопрочные материалы и материалы низкой плотности. Следовательно, дальнейшее совершенствование автобусного кузова должно быть связано с разработкой новой концепции прочностной работы его несущей системы. Одной из таких новых концепций является разработанная автором концепция автобусного кузова типа «монокок» как развитие идеи Я. Павловского о «закрытом» в механическом смысле кузове автобуса [54]. Данная концепция подразумевает эффективное использование в конструкции кузова автобуса различных материалов и несущих трехслойных панелей, высокая весовая эффективность которых доказана в ходе длительного опыта их производства и эксплуатации в различных отраслях техники. Эффективным способам внедрения трехслойных панелей в конструкцию автобусных кузовов к настоящему моменту посвящено относительно небольшое количество научных работ.

В сложившейся ситуации существует реальная потребность в подробном исследовании вопросов механики автобусного кузова типа «монокок» и поиске путей эффективного внедрения трехслойных панелей в конструкцию несущей системы такого автобусного кузова с целью снижения ее собственной массы.

Цель работы: теоретически и экспериментально исследовать возможности повышения прочности и жесткости автобусных кузовов и снижения их массы за счет использования свойств конструкций типа «монокок».

Задачи исследования. Для достижения сформулированной цели необходимо решить следующие задачи:

1) разработать новое определение понятия автобусного кузова типа «монокок» на базе понятия «закрытого» кузова по Я. Павловскому [54], исследовать механику его прочностной работы, сравнить кузов этого типа с кузовами традиционной каркасной конструкции, выявить его преимущества, особенности и возможности повышения прочности и жесткости по сравнению с кузовом каркасной конструкции, разработать методику получения автобусного кузова типа «монокок» сниженной собственной массы при обеспечении эксплуатационной прочности и жесткости;

2) разработать новое определение понятия ЭКП (элементарная конструктивная плоскость), уточняющее соответствующий термин Я. Павловского [54], в качестве неотъемлемой части кузова типа «монокок», разработать критерий ЭКП, обосновать наибольшую эффективность трехслойной панели в качестве ЭКП, обосновать тип трехслойных панелей, рациональный для применения в несущей системе кузова автобуса;

3) разработать методику выбора эффективного сочетания материалов для трехслойных панелей основания или крыши автобусного кузова типа «монокок»;

4) исследовать механику прочностной работы выбранного типа трехслойных панелей в нагрузочных ситуациях, присущих основанию и крыше автобусного кузова, разработать методику поиска рациональных размеров таких панелей, реализовать ее в виде компьютерной программы, оценить возможности снижения массы автобусного кузова типа «монокок» за счет оптимизации параметров входящих в его состав трехслойных панелей;

5) провести необходимые экспериментальные исследования и оценить сходимость теоретических результатов с экспериментальными данными. Объект исследования. Несущие конструкции двух специально разработанных автором прототипов кузовов автобусов I класса [64], [65], несущие конструкции кузовов автобусов САМОТЛОР-3241, САМОТЛОР-3242 и САМО-ТЛОР-3283.

Предмет исследования. Прочностные, жесткостные и весовые характеристики несущих систем автобусных кузовов.

Методы исследования. При проведении теоретических исследований использовались расчетные методы оценки прочности и жесткости кузовов автобусов и их отдельных силовых элементов: а) метод ЭКП Я. Павловского [54] для укрупненного прочностного анализа конструкции кузова в целом и его основных структурных единиц; б) метод конечных элементов (МКЭ) для подробного рассмотрения и анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкции автобусного кузова в целом и его отдельных деталей; в) методы сопротивления материалов и методы теории пластин для теоретического рассмотрения и анализа НДС отдельных силовых элементов и трехслойных панелей кузова.

Для выбора рациональных параметров трехслойных панелей основания и крыши автобусного кузова использовались численные методы оптимизации.

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 [54], 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 на внедрении в его конструкцию трехслойных панелей, оптимизированных по материалам и размерам;

• дано новое определение ЭКП как неотъемлемой части кузова типа «монокок», уточняющее соответствующее понятие Я. Павловского [54], 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. Основные положения, выносимые на защиту. Из теоретических разработок.

• Новое определение ЭКП и автобусного кузова типа «монокок», критерий соответствия структурной единицы кузова ЭКП.

• Набор сравнительных коэффициентов эффективности различных материалов по массе тонколистовой детали и стоимости материала детали, новая характеристика материала: «индекс жесткости».

• Инженерные расчетные зависимости для оценки прочностных и жесткост-ных характеристик трехслойной панели основания или крыши автобусного кузова на этапе проектирования, «коэффициент разгрузки», характеризующий нагруженное состояние трехслойной панели основания или крыши в составе автобусного кузова.

Из научно-методических разработок.

• Методика совершенствования весовых и прочностных характеристик автобусных кузовов путем использования свойств конструкций типа «монокок» на этапе проектирования.

• Методика выбора эффективного сочетания материалов и проведения сравнительной оценки принятого варианта для конструктивных элементов «ребристой» трехслойной панели основания или крыши автобусного кузова на этапе проектирования.

• Методика поиска рациональных геометрических параметров трехслойной панели с ребристым средним слоем, являющейся основанием или крышей автобусного кузова, на этапе проектирования.

Из научно-технических разработок.

• Оригинальный прототип кузова автобуса типа «монокок», выявленные в ходе исследования его особенности, преимущества и недостатки.

• Подробные конечно-элементные (КЭ) модели, результаты КЭ-расчетов и экспериментальных испытаний масштабных макетов для отдельных ЭКП на режиме сдвига и автобусных кузовов в целом на режимах кручения и изгиба.

• Компьютерная программа поиска рациональных геометрических параметров «ребристой» трехслойной панели основания или крыши автобусного кузова.

Достоверность результатов. Достоверность результатов расчетных исследований, правомерность допущений и теоретических положений, адекватность разработанных моделей и расчетных схем реальным конструкциям подтверждены сравнением полученных результатов с результатами специально проведенных

экспериментов и результатами сторонних экспериментов, доступных в литературных источниках.

Практическая ценность. Разработанные методики позволяют на стадии проектирования несущей системы кузова автобуса I класса [64], [65] получать конструкцию сниженной собственной массы по сравнению с традиционной каркасной конструкцией при обеспечении необходимой эксплуатационной прочности и жесткости.

Разработанная компьютерная программа позволяет численно определять рациональные геометрические параметры «ребристой» сэндвич-панели основания или крыши кузова автобуса I класса [64], [65] и может быть использована при проектировании автобусных кузовов типа «монокок».

Материалы диссертации могут быть использованы в конструкторских отделах автобусных предприятий и в учебном процессе.

Реализация результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, разработанные методики и компьютерная программа внедрены в ООО «Промтех», ОАО «Павловский автобус», а также в учебном процессе кафедры «Автомобили и тракторы» НГТУ им. P.E. Алексеева.

Копии (сканы) актов о внедрении результатов научно-исследовательской (опытно-конструкторской) работы приложены к диссертации (см. прил. А).

Личный вклад соискателя. Автором диссертации самостоятельно выполнено следующее: сформулированы новые определения ЭКП и автобусного кузова типа «монокок», разработан критерий ЭКП, трехслойная панель обоснована как наиболее эффективная ЭКП, обоснован тип трехслойных панелей, рациональный для внедрения в конструкцию кузова автобуса; разработан прототип кузова типа «монокок» для автобуса I класса [64], [65]; разработаны подробные КЭ-модели исследуемых конструкций, произведен анализ их НДС на различных режимах на-гружения; разработан набор сравнительных коэффициентов эффективности материалов, разработана новая характеристика материала, названная автором «индекс жесткости»; разработаны инженерные расчетные зависимости для определения прочностных и жесткостных параметров «ребристой» трехслойной панели осно-

вания или крыши автобуса, разработан «коэффициент разгрузки», характеризующий нагруженное состояние трехслойной панели основания или крыши в составе кузова автобуса; разработана методика совершенствования весовых и прочностных характеристик автобусных кузовов путем использования свойств конструкций типа «монокок» на этапе проектирования; разработана методика выбора рационального сочетания материалов и проведения сравнительной оценки принятого варианта для конструктивных элементов «ребристой» трехслойной панели основания или крыши автобусного кузова на этапе проектирования; разработана методика поиска рациональных геометрических параметров трехслойной панели с ребристым средним слоем на этапе проектирования, разработана и отлажена компьютерная программа для реализации предложенного алгоритма поиска; сформулированы научно обоснованные выводы и рекомендации по совершенствованию конструкций кузовов исследованных автобусов, внедренные на предприятиях автомобильной промышленности.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Авто НН 03. Автомобильный транспорт в XXI веке», посвященной 40-летию кафедры «Автомобильный транспорт» НГТУ (г. Н. Новгород, НГТУ им. P.E. Алексеева, 2003 г.); на Международной научно-технической конференции «Проектирование, испытания, эксплуатация транспортных машин и транспортно-технологических комплексов», посвященной 70-летию кафедры «Автомобили и тракторы» НГТУ (г. Н. Новгород, НГТУ им. P.E. Алексеева, 2005 г.); на Международной научно-технической конференции «Авто НН 08. Автомобильный транспорт в XXI веке», посвященной 45-летию кафедры «Автомобильный транспорт» НГТУ (г. Н. Новгород, НГТУ им. P.E. Алексеева, 2008 г.); на Международной научно-технической конференции «Безопасность транспортных средств в эксплуатации», посвященной 75-летию кафедры «Автомобили и тракторы» НГТУ (г. Н. Новгород, НГТУ им. P.E. Алексеева, 2010 г.); на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» (г. Н. Новгород, НГТУ им. P.E. Алексеева, с 2004 по 2009 гг., в 2011 г.).

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 15 печатных работах: 4 статьи опубликованы в журналах, входящих в Перечень российских рецензируемых научных журналов, рекомендованных ВАК РФ; 2 статьи в журналах, не входящих в данный перечень; 8 тезисов научных докладов и 1 монография.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Диссертация содержит 304 страницы основного машинописного текста, 142 рисунка, 77 таблиц, список использованных источников из 96 наименований и 10 приложений на 117 страницах.

ГЛАВА 1

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Механика автобусных кузовов

Современный автобусный кузов представляет собой сложную пространственную тонкостенную конструкцию. Ввиду того, что одним из основных требований к несущей системе автобуса является ее минимальная собственная масса, то очень важное место при проектировании автобусного кузова занимают связанные между собой вопросы прочности и жесткости.

Указанные вопросы на данный момент являются достаточно хорошо изученными для автобусных кузовов уже ставшей традиционной каркасной конструкции. Исследованию вопросов прочности таких автобусных кузовов посвящены работы Д.В. Гельфгата [24], О.И. Гируцкого [25], Ю.А. Долматовского [30], Н.И. Воронцовой, Д. Фентона [78], Е. Тессера [72] и др. В данных работах приведена классификация автобусных кузовов, определены виды и величины нагрузок, действующих на кузов в процессе эксплуатации, а также предложены инженерные методики расчета автобусных кузовов на прочность. Особо следует отметить работу Я. Павловского [54] и его инженерный метод расчета автобусных кузовов путем схематизации набором элементарных конструктивных плоскостей. Данный метод позволяет проектировщику ясно представлять нагруженное состояние каждого структурного элемента кузова.

Вопросам расчетной оценки прочности и жесткости автобусных кузовов с применением метода конечных элементов посвящены работы З.А. Годжаева, Ф.А. Фараджева [26], [27], В.Н. Зузова [32], [33], И.В. Кима [36], [37], [38] и др.

Новейшие тенденции в развитии мирового автобусного кузовостроения, связанные с применением новых высокопрочных и сверхлегких материалов, а также внедрением сэндвич-панельных технологий, отражены в работах Б.Д. Эммонса [86], [87], Д. Крокера [84], [85], А.А. Фернандеса [88], М. Вилпаса [96] и др. Из отечественных авторов можно отметить работы А.Г. Пирякина [63], В.А. Мацака [46] и др.

Существенный вклад в накопление практического опыта по эффективному использованию различных нетрадиционных для данной отрасли материалов при создании новых конструкций автобусных кузовов внесли исследовательские проекты, осуществленные по заказу и при финансировании правительств ряда государств: АТТВ, NABI Compobiis, Ultra Light Stainless Steel Urban Bus Concept (США); Intercity Bus Weight Reduction Program (Канада); Litebus (EC).

Большой опыт в области проектирования, расчета и доводки кузовных конструкций накоплен на кафедре «Автомобили и тракторы» Нижегородского государственного технического университета (НГТУ) им. P.E. Алексеева. К этому направлению можно отнести работы В.Б. Цимбалина, С.М. Кудрявцева [43], [44], В.А. Колтунова [41], Д.В. Соловьева [71], A.B. Тумасова [77] и др. Особо следует отметить работы J1.H. Орлова [50], [51], посвященные систематизации и обобщению знаний, связанных с разработкой методик по оценке прочностных и жестко-стных качеств кузова. Значительное влияние на данную диссертационную работу оказали труды В.И.Пескова [57], [59], [61], в которых содержатся предпосылки для создания автобусных кузовов типа «монокок», которые являются развитием понятия «закрытого» автобусного кузова в терминологии Я. Павловского.

Основной особенностью всех указанных работ является то, что они посвящены рассмотрению вопросов механики «традиционного» каркасного автобусного кузова. Автобусный кузов типа «монокок»: механика его прочностной работы, особенности, преимущества и возможные недостатки, являются на данный момент мало изученными, требующими научного рассмотрения.

1.2. Пути снижения собственной массы автобусного кузова при удовлетворении требований по прочности и жесткости

Снижение собственной массы автобусного кузова - относительно новое направление, получившее мощный толчок в своем развитии с появлением достаточно точных методов расчета сложных механических систем с применением ЭВМ, таких как метод конечных элементов (МКЭ).

Ранние работы в этой области, связанные с параметрической оптимизацией, такие как работы Л.Н. Орлова [50], [51] и С.М. Кудрявцева [43], [44] в основном сводились к рассмотрению напряженно-деформированного состояния кузова автобуса под нагрузкой или комбинацией нагрузок, выявлению нагруженных и не-нагруженных зон и дальнейшей модификации конструкции с целью усиления нагруженных зон и облегчения малонагруженных элементов. Методы структурной оптимизации сводились к расчету ряда вариантов конструкции кузова и выбору из них того, который удовлетворяет предъявляемым требованиям по прочности/жесткости/энергоемкости и при этом имеет наименьшую массу. Следует отметить, что подавляющее большинство работ в области структурной оптимизации автобусных кузовов не выходило за рамки концепции стального каркаса.

Примером дальнейшего развития упомянутых методик могут служить работы Д.В. Соловьева [71] и Ф. Лан [90]. В данных работах оптимизация конструкции сводится к подбору сечений силовых элементов кузова, основанному на многократных расчетах по методу конечных элементов и на применении математических методов оптимизации. В работах С. Батди [82], [83] и С. Манокруанг [92] к этому добавляется пересмотр конструкции отдельных структурных единиц с целью уменьшения количества силовых элементов. Однако, рассмотрению подвергались кузовные конструкции, представляющие собой стальной балочный каркас с прикрепленными к нему тонколистовыми обшивками. Данный подход позволял достигать снижения собственной массы несущего каркаса на 5-15% за счет разу-нификации применяемого сортового проката по сравнению с каркасными кузовами (базовый вариант), выполняемыми из 2-3 наименований балочного и 1-2 наименований листового проката. Экономический эффект от такого рода оптимизации не всегда может являться только положительным.

Постепенное накопление практического опыта в области снижения собственной массы несущих частей автобусного кузова привело исследователей к мысли, что гораздо более существенного эффекта можно достичь путем замены широко распространенной малоуглеродистой стали на более эффективные в весовом отношении материалы [17]. Однако следование общепринятой каркасной концепции

автобусного кузова не позволяло эффективно использовать высокопрочные материалы, применение которых подразумевало снижение толщин стенок силовых элементов, что приводит к снижению жесткости кузова. Таким образом, указанный подход ограничил спектр материалов, которые могут эффективно применяться, материалами, имеющими плотность ниже, чем у малоуглеродистой стали, и прочностные свойства на том же уровне или ниже. Так появились автобусы производства компаний Scania, Neoplan, Irisbus, Volvo и др., которые имели алюминиевые или стеклопластиковые оболочки (с хаотичным расположением волокон) и каркас из алюминия или нержавеющей стали обычной прочности. Применение материалов, способных эффективно сопротивляться коррозии, позволяло обеспечивать высокие прочностные качества конструкции в течение более длительного периода эксплуатации, а также снизить применяемые коэффициенты запаса прочности, что привело к дополнительному снижению собственной массы несущих частей. Данный подход позволял достигать снижения собственной массы несущего кузова на 20-30% по сравнению с базовым вариантом. Применение легковесных материалов, которые существенно дороже малоуглеродистой стали, привело к значительному удорожанию автобусного кузова. Поэтому производство подобных кузовов получило распространение, в основном, в развитых странах Европы и Северной Америки, где автобусное производство отличается высоким качеством выпускаемых изделий, которое оправдывает повышение стоимости. В странах, таких как Российская Федерация и Китай, где автобусное производство на данный момент не отличается высоким качеством продукции, и главной целыо является достижение низкой стоимости автобуса, производство таких кузовов не получило распространения.

Указанные подходы практически полностью исчерпали дальнейшие возможности снижения собственной массы несущего кузова автобуса традиционной каркасной конструкции. Работы многих исследователей в области снижения собственной массы несущих конструкций автобусного кузова на данный момент посвящены поиску новых структурных решений для несущей системы автобуса. Среди множества существующих направлений следует отметить отдельно, как

преобладающее, направление, связанное с внедрением несущих трехслойных панелей в конструкцию автобусного кузова. Основным свойством трехслойных панелей, которое выгодно отличает их от каркасных конструкций, является то, что для трехслойной панели можно эффективно использовать высокопрочные материалы в виде относительно тонких листов.

В свою очередь, данное направление разделяется на две концепции.

Суть первой концепции отражена в работах М. Вилпаса [96] и Д. Крокера [84], [85], в которых основные принципы механики прочностной работы современных каркасных автобусных кузовов сохраняются практически в неизменном виде. Сохраняются также и основные несущие силовые элементы каркасного кузова. Второстепенные силовые элементы заменяются более эффективными конструкциями из трехслойных панелей. Примером такого подхода может служить кузов автобуса, в котором присутствуют лонжероны и основные поперечины основания кузова, а фанерный настил пола и промежуточные усилители заменены трехслойными панелями. Данный подход отличается простотой введения в конструкцию трехслойных панелей, т.к. конструкция кузова основывается на хорошо изученной и освоенной в производстве каркасной конструкции. Однако большого выигрыша в собственной массе таким образом достичь не удается: дополнительно 5-10% к ранее упомянутым значениям, в зависимости от того, какой кузов модернизируется таким образом.

Суть второй концепции отражена в работах Б.Д. Эммонса [86], [87] и заключается она в коренном пересмотре существующих канонов конструирования автобусных кузовов. Во главу угла здесь ставится применение системного подхода, который позволяет достичь существенного снижения собственной массы кузова за счет синергического действия эффектов от применения высокопрочных и легковесных материалов, несущих сэндвич-панельных конструкций, от способности трехслойных панелей одновременно выполнять несколько функций и замещать собой как основные, так и вспомогательные силовые элементы. Особая роль здесь отводится построению «закрытого» в механическом смысле кузова. Более подробно различные преимущества от применения трехслойных панелей в автобус- 16-

ных кузовах описаны в работе О.В. Воронкова [17]. Реализация данной концепции позволяет достичь снижения собственной массы несущих частей автобусного кузова на 40-60% по сравнению с базовым вариантом.

В заключение можно отметить следующее: т.к. следование принципам последней из упомянутых концепций на данный момент позволяет достичь наибольшего снижения собственной массы несущего кузова автобуса при выполнении требований по прочности и жесткости, то в ходе настоящего диссертационного исследования целесообразно придерживаться указанных принципов. Следовательно, одной из задач исследования является изучение свойств «закрытого» в механическом смысле автобусного кузова, дальнейшее развитие данного направления и рассмотрение особенностей применения трехслойных панелей в таком кузове.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Воронков, Олег Викторович, 2014 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Авдонин, A.C. Прикладные методы расчета оболочек и тонкостенных конструкций / A.C. Авдонин // М.: Машиностроение, 1969. - 405 с.

2. Александров, А.Я. Конструкции с заполнителями из пенопластов / А.Я. Александров, М.Я. Бородин, В.В. Павлов // М.: Машиностроение, 1972. -211 с.

3. Алфутов, H.A. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов / H.A. Алфутов, П.А. Зиновьев, Б.Г. Попов // М.: Машиностроение, 1984. - 264 с.

4. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: справочник в трех томах. Том 1 / В.И. Анурьев // М.: Машиностроение, 1985. - 920 с.

5. Бабичев, А.П. Физические величины: справочник / А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина и др.; под ред. И.С. Григорьева // М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с. - ISBN 5-283-04013-5

6. Биргер, И.А. Прочность, устойчивость, колебания: справочник в трех томах. Том 1 / И.А. Биргер, Я.Г. Пановко и д.р.// М.: Машиностроение, 1968. - 831 с.

7. Биргер, И.А. Прочность, устойчивость, колебания: справочник в трех томах. Том 2 / И.А. Биргер, Я.Г. Пановко и д.р.// М.: Машиностроение, 1968. - 464 с.

8. Бнргер, И.А. Прочность, устойчивость, колебания: справочник в трех томах. Том 3 / И.А. Биргер, Я.Г. Пановко и д.р// М.: Машиностроение, 1968. - 569 с.

9. Болотин, В.В. Механика многослойных конструкций / В.В. Болотин, Ю.Н. Новичков // М.: Машиностроение, 1980. - 376 с.

10. Бычков, A.B. Метод определения прочностных свойств кузова автобуса, выполненного с использованием слоистых конструкций.: дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. / A.B. Бычков // МАМИ. - М.: 2011. - 218 с.

11. ВИАМ. Авиационные материалы: справочник в девяти томах. Том 1 / под общ. ред. А.Т. Туманова, том 1 под ред. Н.М. Склярова, Я.М. Потака // М.: ОНТИ, 1975.-430 с.

12. Воронков, O.B. Автобусный кузов типа «монокок» с основанием и крышей в виде сэндвич-панелей с ребристым средним слоем / О.В. Воронков, В.И. Песков // Безопасность транспортных средств в эксплуатации: мат. 71-й международ, науч.-технич. конф. / НГТУ. - Н.Новгород, 2010. - С. 50.

13. Воронков, О.В. Конструкция каркаса крыши автобуса повышенной энергоемкости и жесткости / О.В. Воронков, В.И. Песков // Будущее технической науки: тез. докл. IV Междунар. молодежи, науч.-технич. конф. / НГТУ. - Н.Новгород, 2005. - С. 127.

14. Воронков, О.В. Методика выбора рационального сочетания материалов для трехслойной панели автобусного кузова / О.В. Воронков, В.И. Песков // Журнал автомобильных инженеров: журнал / Издательский дом ААИ ПРЕСС. - М„ 2010. № 5(64). - С. 8 - 13.

15. Воронков, О.В. Методика обоснования параметров масштабных макетов для определения деформаций реальных конструкций / О.В. Воронков, В.И. Песков // Будущее технической науки: тез. докл. X Междунар. молодежи, науч.-технич. конф. / НГТУ. - Н.Новгород, 2011. - С. 137.

16. Воронков, О.В. Модульная компоновка городского низкопольного автобуса с кузовом из сэндвич-панелей / О.В. Воронков, В.И. Песков // Будущее технической науки: тез. докл. VIII Междунар. молодежи, науч.-технич. конф. /НГТУ.-Н.Новгород, 2009.-С. 141.

17. Воронков, О.В. Новое в конструкции и проектировании автобусных кузовов: монография / О.В. Воронков, В.И. Песков, A.A. Хорычев // НГТУ. -Н.Новгород, 2009. - 186 с.

18. Воронков, О.В. Определение рационального шага и угла наклона ребер цельностальной сэндвич-панели несущего основания автобусного кузова / О.В. Воронков, В.И. Песков, A.A. Демичев // Будущее технической науки: тез. докл. VIII Междунар. молодежи, науч.-технич. конф. / НГТУ. -Н.Новгород, 2009. - С. 144.

19. Воронков, О.В. Определение рациональных параметров сэндвич-панели для несущего основания кузова автобуса / О.В. Воронков, В.И. Песков,

A.A. Демичев // Будущее технической науки: тез. докл. VIII Междунар. молодежи, науч.-технич. конф. /НГТУ. - Н.Новгород, 2009. - С. 142.

20. Воронков, О.В. Проблема потери устойчивости кузовных панелей при действии сдвигающих нагрузок / О.В. Воронков, В.И. Песков // Будущее технической науки: тез. докл. III Междунар. молодежи, науч.-технич. конф. / НГТУ. - Н.Новгород, 2004. - С. 170.

21. Воронков, О.В. Расчетно-экспериментальное исследование свойств ЭКП / О.В. Воронков, В.И. Песков // Журнал автомобильных инженеров: журнал / Издательский дом ААИ ПРЕСС. - М., 2013. № 3(80). - С. 28 - 33.

22. Воронков, О.В. Снижение массы автобусного кузова за счет применения в его конструкции оптимизированных несущих трехслойных панелей / О.В. Воронков, В.И. Песков // Журнал автомобильных инженеров: журнал / Издательский дом ААИ ПРЕСС. - М., 2012. № 2(73). - С. 24 - 27.

23. Воронков, О.В. Элементы механики современного автобусного кузова / О.В. Воронков, В.И. Песков // Журнал автомобильных инженеров: журнал / Издательский дом ААИ ПРЕСС. - М., 2011. № 3(68). - С. 44 - 52.

24. Гельфгат, Д.Б. Прочность автомобильных кузовов / Д.Б. Гельфгат // М.: Машиностроение, 1972. - 144 с.

25. Гируцкий, О.И. Проблема развития автобусостроения и пути ее решения: дисс. на соиск. уч. степени д.т.н. / О.И. Гируцкий // НАМИ. - М., 2000.

26. Годжаев, З.А. Особенности расчета напряженно-деформированного состояния несущей системы пассажирского автобуса / З.А. Годжаев, Ф.А. Фараджев, Е.А. Матвеев, B.C. Надеждин // Журнал автомобильных инженеров: журнал / Издательский дом ААИ ПРЕСС. - М., 2012. №4 (75). -С. 20-23.

27. Годжаев, З.А. Перспективные методы проектирования несущих систем автотранспортных средств, в том числе по критериям безопасности / З.А. Годжаев, Ф.А. Фараджев, Е.А. Матвеев, B.C. Надеждин // Журнал автомобильных инженеров: журнал / Издательский дом ААИ ПРЕСС. - М., 2012. №4 (75).-С. 34-38.

28. ГОСТ 3916.1-96. Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия. / Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. - Минск, 1996.

29. Григолюк, Э.И. Устойчивость и колебания трехслойных оболочек / Э.И. Григолюк, П.П. Чулков // М.: Машиностроение, 1973. - 172 с.

30. Долматовский, Ю.А. Основы конструирования автомобильных кузовов / Ю.А. Долматовский // М.: Машгиз, 1962. - 318 с.

31. Донелл, Л.Г. Балки, пластины и оболочки: Пер. с англ. / Под ред. Э.И. Григолюка / Л.Г. Донелл // М.: Наука, 1982. - 586 с.

32. Зузов, В.Н. Исследование напряженно-деформированного состояния кузова автобуса применительно к системе автоматизированного проектирования несущих систем автомобилей: дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. / В.Н. Зузов // МГТУ. -М., 1980.

33. Зузов, В.Н. Разработка методов создания несущих систем колесных машин с оптимальными параметрами: дисс. на соиск. уч. степени д.т.н. / В.Н. Зузов // МГТУ.-М., 2002.

34. Ильин, В.П. Численные методы решения задач строительной механики /

B.П. Ильин, В.В. Карпов, A.M. Масленников // Минск: Издательство «Вышэйшая Школа», 1990. - 350 с.

35. Кац, A.M. Теория упругости / A.M. Кац // СПб.: Издательство «Лань», 2002. -208 с.

36. Ким И.В. Анализ экспериментальных методов оценки прочности силовой структуры транспортных средств категории МЗ, предусмотренных Правилами ЕЭК ООН № 66 и корректная постановка задачи математического моделирования / И.В. Ким, С.А. Морозов, Д.Г. Коробов, М.В. Лыюров,

C.С. Гусев // Журнал автомобильных инженеров: журнал / Издательский дом ААИ ПРЕСС. -М„ 2010. № 3.

37. Ким, И.В. Оценка прочности силовой структуры кузовов автобусов методами математического моделирования (часть 1) / И.В. Ким, В.Н. Зузов //

Журнал автомобильных инженеров: журнал / Издательский дом ААИ ПРЕСС. - М., 2008. № 5. - С. 30 - 31.

38. Ким, И.В. Оценка прочности силовой структуры кузовов автобусов методами математического моделирования (часть 2) / И.В. Ким, В.Н. Зузов // Журнал автомобильных инженеров: журнал / Издательский дом ААИ ПРЕСС. - М., 2008. № 6. - С. 40 - 41.

39. Кобелев, В.Н. Расчет трехслойных конструкций / В.Н. Кобелев, Л.М. Коварский, С.И. Тимофеев // М.: Машиностроение, 1984. - 304 с.

40. Ковернинский, И.Н. Комплексная химическая переработка древесины: учебник для ВУЗов / И.Н. Ковернинский, В.И. Комаров и д.р. // АГТУ. -Архангельск, 2002. - 347 с.

41. Колтунов, В.А. Теоретическое и экспериментальное исследование прочности кузова автобуса: дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. / В.А. Колтунов // ГПИ. -Горький, 1974.-306 с.

42. Крыжановский, В.К. Технические свойства полимерных материалов: учебно-справочное пособие / В.К. Крыжановский, В.В. Бурлов,

A.Д. Паниматченко, Ю.В. Крыжановская // СПб.: Издательство «Профессия», 2005.-248 с.

43. Кудрявцев, С.М. Анализ конструктивных групп кузова автобуса ПАЗ-3205 с точки зрения прочности и жесткости кузова / С.М. Кудрявцев, Л.Н. Орлов,

B.М. Исламов // Автомобильный транспорт в XXI веке: сб. науч. ст. Междунар. науч.-технич. конф. / НГТУ. - Н.Новгород, 2003. - С. 163 - 166.

44. Кудрявцев, С.М. Исследование несущей системы кузова автобуса ПАЗ-3205 / С.М. Кудрявцев, Д.В. Соловьев, В.А. Ермаков // Проектирование, испытания, эксплуатация транспортных машин и транспортно-технологических комплексов: сб. науч. ст. Междунар. науч.-технич. конф. / НГТУ. - Н. Новгород, 2005. - С. 57 - 60.

45. Лизин, В.Т. Проектирование тонкостенных конструкций / В.Т. Лизин, В.А. Пяткин //М.: Машиностроение, 2003. -448 с.

46. Мацак, В.А. Расчетные исследования кузовов автобусов из различных материалов / В.А. Мацак, Н.Ф. Бледная // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета: журнал / ХГАДТУ. -Харьков, 2005. № 29. - С. 221 - 224.

47. Нарусберг, B.JI. Устойчивость и оптимизация оболочек из композитов / B.JI. Нарусберг, Г.А. Тетере // Рига: Зинатне, 1988. - 299 с.

48. Орлов, JT.H. Исследование основных характеристик безопасности кузовных конструкций автомобилей: дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. / J1.H. Орлов // ГПИ. - Горький, 1974. - 242 с.

49. Орлов, Л.Н. Комплексная оценка безопасности и несущей способности кабин, кузовов автомобилей, автобусов: дисс. на соиск. уч. степени д.т.н. / Л.Н. Орлов // НГТУ. - Н.Новгород, 2005. - 242 с.

50. Орлов, Л.Н. Оценка пассивной безопасности, прочности кузовных конструкций автомобилей и автобусов: монография / Л.Н. Орлов // НГТУ. -Н. Новгород, 2005- 130 с.

51. Орлов, Л.Н. Пассивная безопасность и прочность кузовов, кабин автотранспортных средств. Методы расчета и оценки: учеб. пособ. / Л.Н. Орлов // НГТУ. - Н.Новгород, 2005. - 230 с.

52. Орлов, Л.Н. Расчетно-экспериментальная оценка прочности и пассивной безопасности кузова автобуса с трехслойными панелями / Л.Н. Орлов,

A.B. Тумасов, A.C. Вашурин, С.А. Багичев, К.С. Ившин, А.Н. Анашкин // Журнал автомобильных инженеров: журнал / Издательский дом ААИ ПРЕСС. - М„ 2011. №1(66). - с. 20 - 24.

53. Павлов, П.А. Сопротивление материалов: учебное пособие под. ред. Б.Е. Мельникова / П.А. Павлов, Л.К. Паршин, Б.Е. Мельников,

B.А. Шерстнев // СПб.: «Лань», 2003. - 528 с.

54. Павловский, Я. Автомобильные кузова: Пер. с польск. / Под ред. Н.И. Воронцова / Я. Павловский // М.: Машиностроение, 1977. - 544 с.

55. Первый машиностроительный портал. Информационно-поисковая система [Электронный ресурс] : [офиц. сайт ЗАО «Первый

машиностроительный», СПб, РФ]. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.lbm.ni/, платный. - Загл. с титул, экрана.

56. Песков, В.И. Использование сэндвич-панелей в конструкции автобусных кузовов / В.И. Песков, О.В. Воронков // Труды Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева: журнал / НГТУ. - Н.Новгород, 2010. № 3 (82). - С. 148 - 154.

57. Песков, В.И. Каркас кузова автобуса: свидетельство на полезную модель №39562, заявка №2004108377/22 от 22.03.2004.

58. Песков, В.И. Моделирование клеевого соединения ветрового стекла с проемом кузова / В.И. Песков, О.В. Воронков // Автомобильный транспорт в XXI веке: сб. науч. ст. Междунар. науч.-технич. конф. / НГТУ. - Н.Новгород, 2003.-С. 159.

59. Песков, В.И. Основы эргономики и дизайна автомобиля: учеб. пособие / В.И. Песков // НГТУ. - Н.Новгород, 2004. - 225 с.

60. Песков, В.И. Расчетно-экспериментальное сравнение жесткости автобусных кузовов / В.И. Песков, О.В. Воронков // Труды Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева: журнал / НГТУ. - Н.Новгород, 2013. №4 (101).-С. 91-97.

61. Песков, В.И. Совершенствование конструкции несущего кузова автобуса / В.И. Песков, Д.В. Песков, Д.В. Киселев // Автомобильный транспорт в XXI веке: сб. науч. ст. Междунар. науч.-технич. конф. / НГТУ. - Н.Новгород, 2003.-С. 111.

62. Песков, В.И. Теория автомобиля / В.И. Песков // НГТУ. - Н.Новгород, 2006 -176 с.

63. Пирякин, А.Г. Анализ прочности и жесткости кузова троллейбуса типа АКСМ-201 в эксплуатационных условиях / А.Г. Пирякин, С.М. Кудрявцев, Д.В. Соловьев, И.Н. Толкачев // Проектирование, испытания, эксплуатация транспортных машин и транспортно-технологических комплексов: сб. науч. ст. Междунар. науч.-технич. конф. / НГТУ. - Н.Новгород, 2005. - С. 52 - 57.

64. Правила №107. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категорий М2 и МЗ в отношении их общей конструкции. Пересмотр 1. Добавление 106 / ЕЭК ООН - Женева, 2004.

65. Правила №36. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения пассажирских транспортных средств большой вместимости в отношении их общей конструкции. Пересмотр 2. Добавление 35 / ЕЭК ООН -Женева, 2002.

66. Правила №52. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения маломестных транспортных средств категорий М2 и МЗ в отношении их общей конструкции. Пересмотр 2. Добавление 51 / ЕЭК ООН -Женева, 2003.

67. Правила №66. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения крупногабаритных пассажирских транспортных средств в отношении прочности их силовой структуры. / ЕЭК ООН. - Женева, 2006.

68. Ротенберг, Р.В. Подвеска автомобиля. Колебания и плавность хода / Р.В. Ротенберг // М.: Машиностроение, 1972. - 392 с.

69. Русский автобус. Торговый центр. Группа ГАЗ. Русские автобусы [Электронный ресурс] : [офиц. сайт Группы ГАЗ, Н.Новгород, РФ]. -Электрон, дан. - Режим доступа: http://rusbns.ru/, свободный. - Загл. с титул, экрана.

70. Седов, Л.И. Методы подобия и размерности в механике / Л.И. Седов // М.: Наука, 1977.-440 с.

71. Соловьев, Д.В. Разработка методики расчета оптимальных параметров сечений элементов несущей системы автобуса: дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. / Д.В. Соловьев // НГТУ. - Н.Новгород, 2001.

72. Тессер, Е. Кузова большегрузных автомобилей: Пер. с польск. / Под ред. Н.И. Воронцова / Е. Тессер // М.: Машиностроение, 1979. - 232 с.

73. Технический регламент о безопасности колесных транспортных средств. / Постановление Правительства РФ. - М., 2009.

74. Тимошенко, С.П. Пластинки и оболочки / С.П. Тимошенко // М.: Гостехиздат, 1959. - 625 с.

75. Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов: справочник в двух томах. Том 1. / С.П. Тимошенко // М.: Гостехиздат, 1959.-359 с.

76. Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов: справочник в двух томах. Том 2. / С.П. Тимошенко // М.: Гостехиздат, 1959. - 469 с.

77. Тумасов, А.В. Расчетная оценка прочности измененной конструкции кузова автобуса / А.В. Тумасов, JI.H. Орлов, В.А. Колтунов, A.M. Грошев // Политранспортные системы: тез. докл. V Всероссийской науч.-технич. конф. / Сиб. Федер. Ун-т; Политехи, ин-т. - Красноярск, 2007. - С. 295 - 299.

78. Фентон, Д. Несущий каркас кузова автомобиля и его расчет: Пер. с англ. / Под ред. Э.И. Григолюка / Д. Фентон // М.: Машиностроение, 1984. - 200 с.

79. Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов: учебник для ВТУЗов / В.И. Феодосьев // М.: Наука, 1964. - 536 с.

80. ЦКБ по СПК. Исследование вопросов снижения веса и трудоемкости изготовления корпусных конструкций судов на подводных крыльях при использовании слоистых панелей: Технический отчет по теме A-I-5/155 раздел Б / ЦКБ по СПК. - Горький, 1968. - 369 с.

81. Шайдулнн, М.Г. Исследование вопросов оптимального проектирования трехслойных корпусных конструкций: дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук / М.Г. Шайдулин // ГПИ. - Горький, 1979.

82. Butdee, S. Knowledge Capitalization to Bus Body Light weight Redesign and Validated by FEM / S. Butdee, S. Manokruang // Proceedings oflDMME- Virtual Concept 2010: IDMME PI26. - Bordeaux, France, October 20 - 22, 2010.

83. Butdee, S. TR1Z method for light weight bus body structure design / S. Butdee, F. Vignat // AMME: journal / International OCSCO World Press. - Vol. 31 Issue 2, December 2008, p. 456 - 462.

84. Crocker, J. Intercity Bus Weight Reduction Program. Phase I: Technical Paper Series 13560E / J. Crocker, M. Zgela, C. DesRoshers, G. Delbridge, Y. Boiwin,

A. Dulac, L. Tardif // Martec Ltd., Prevost Car, Virtual Prototyping Technologies Inc. for Transportation Developement Centre of Transport Canada, 2000.

85. Crocker, J. Intercity Bus Weight Reduction Program. Phase II: Technical Paper Series I4243E / J. Crocker, A. Dulac, G. Delbridge //Martec Ltd., Prevost Car for Transportation Developement Centre of Transport Canada, 2003.

86. Emmons, B.J\ Lightweight Stainless Steel Bus Frame. Phase III: High Strength Weight Reduction Materials. Lightweight Vehicle Structures. FY 2003 Progress Report. /B.J. Emmons //Autokinetics Inc. - USA, Rochester Hills, 2003.

87. Emmons, B.J. Ultralight Stainless Steel Urban Bus Concept: SAE Technical Paper Series 2001-01-2073 / B.J. Emmons, L.J. Blessing // Autokinetics Inc. - USA, Washington, 2001.

88. Fernandas, A.A. Litebus. Modular lightweight sandwich bus concept / A.A. Femandes, A. Ferreira, G. Cirrone, R. Adams, F. Araujo, M. Scamuzzi, J. Ruiz, F. Femandes, T. Vicente, O. Salomon, G. Ziegmann, M. Burman, U. Mauri, L. Vergani // Transport Research Arena. Europe, 2008.

89. Kujala, P. Steel Sandwich Panels in Marine Applications / P. Kujala, A. Klanac // Helsinki University of Technology, Ship Laboratory. Espoo, Finland / Brodo Grandja 56 (2005) 4, p. 305 - 314.

90. Lan, F. Comparative analysis for bus side structures and lightweight optimization / F. Lan, J. Chen, G. Lin // The School of Automotive Engineering, Jilin University, Changchun, People's Republic of China; Mechanical and Manufacturing Engineering, University of Birmingham, Birmingham, UK / Proc. Instn. Mech. Engrs. Vol. 218 Part D : J. Automobile Engineering. D21103 IMechE, 2004.

91. Lascoup, B. On the interest of stitched sandwich panel / B. Lascoup, Z. Aboura, K Khellil, M. Benzeggagh, J. Maquet // Universite de Technologic de Compiegne: STRUCTISO - France, Paris, 2003. - 18 p.

92. Manokruang, S. Methodology of Bus-Body Structural Redesign for Lightweight Productivity Improvement / S. Manokruang, S. Butdee // King Mongkut's University of Technology North Bangkok Press / AIJSTPME. - Bangkok, Thailand, 2009. 2 (2), p. 79 - 87.

93. MatWeb. Material property data [Электронный ресурс] : [офиц. сайт MatWeb, LCC, Blacksburg / Virginia, США]. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.matweb.com/, свободный. - Загл. с титул, экрана.

94. Metawell. Metal Sandwich Technology [Электронный ресурс] : [офиц. сайт Metawell GmbH, Neuburg / Donau, Germany], - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.metawell.de/en/home/, свободный. - Загл. с титул, экрана.

95. Valdevit, L. Structural performance of near-optimal sandwich panels with corrugated cores /L. Valdevit, Z. Wei, C. Mercer, F.W. Zok, A.G. Evans //Division of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, USA; Materials Deparment, University of California, USA / International Journal of Solids and Structures 43 (2006), p. 4888-4905. Elsevier Ltd.: doi: 10.1016 / j.ijsolstr.2005.06.073.

96. Vilpas, M. Novel Stainless Steel Solutions in Bus Structures / M. Vilpas, A. Kyrolinen //Industrial Systems Review, 2002. p. 44 - 49.