Исследования напряженно-деформированного состояния литых алюминиевых автомобильных колес при ударных нагрузках

Миронова, Виолетта Валерьевна

Исследования напряженно-деформированного состояния литых алюминиевых автомобильных колес при ударных нагрузках тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Миронова, Виолетта Валерьевна АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.06 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Исследования напряженно-деформированного состояния литых алюминиевых автомобильных колес при ударных нагрузках»

Автореферат диссертации на тему "Исследования напряженно-деформированного состояния литых алюминиевых автомобильных колес при ударных нагрузках"

На правах рукописи

МИРОНОВА ВИОЛЕТТА ВАЛЕРЬЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЛИТЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ КОЛЕС ПРИ УДАРНЫХ НАГРУЗКАХ

Специальность:

01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 НОЯ 2012

Москва - 2012

005054932

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» на кафедре строительной механики.

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Демьянушко Ирина Вадимовна

Официальные оппоненты доктор технических наук,

ведущий научный сотрудник Русанов Олег Александрович

кандидат технических наук, доцент Осипов Николай Леонидович

Ведущая организация: Научно-исследовательский центр по

испытаниям и доводке автомототехники ФГУП «НАМИ»

Защита диссертации состоится «25» октября 2012 г. в 16.00 на заседании диссертационного совета Д.212.129.01 при Московском государственном индустриальном университете (МГИУ) по адресу: 115280, Москва, ул. Автозаводская, д. 16, ауд. 1804.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного индустриального университета (МШУ).

Объявление о защите диссертации и автореферат диссертации размещены на официальном сайте ВАК по адресу: http://vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан «24» сентября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Ю.С. Иванов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В процессе эксплуатации колеса автомобилей подвергаются различным нагрузкам, которые отрицательно влияют на прочность, долговечность, надёжность не только самой конструкции колеса, но и на безопасность эксплуатации автомобиля в целом. Нагрузки, действующие на колесо, зависят от различных факторов и, прежде всего, от массы автотранспортного средства, скорости и условий его движения, а также от качества дорожного покрытия. В результате наезда автомобиля на различные препятствия, при заносе или столкновении с другим автомобилем колеса подвергаются ударным воздействиям. При ударе динамические усилия в колесе существенно превышают нагрузки, возникающие при обычном движении по дороге, и могут привести к изменению формы колеса, возникновению в нем трещин, к частичному или даже полному его разрушению.

В связи с этим к колесам предъявляются повышенные требования по характеристикам прочности при ударе, которые регламентируются различными нормативными документами (например, ГОСТ Р 50511-93). Вместе с тем, вопросы прочности автомобильных колес при ударных воздействиях, в отличие от случаев статического и циклического нагружения, изучены не достаточно полно. Экспериментальные исследования деформированного состояния (ДС) колеса на удар до настоящего времени практически не проводились из-за отсутствия соответствующих методик скоростной фиксации деформаций, стендов для испытаний колес на удар, оснащенных соответствующей аппаратурой, а также ввиду сложности создания реальных условий нагружения и закрепления колеса.

В производстве легковых, а в последнее время и грузовых автомобилей, широкое применение получили колесные диски из алюминиевых сплавов, изготавливаемые путем штамповки (ковки) или литья. Основными достоинствами колес из алюминиевых сплавов, по сравнению со стальными колесами, являются относительно малый вес, повышенная твердость и разнообразие дизайна. Наряду с этими очевидными преимуществами алюминиевые колеса имеют ряд недостатков, которые не свойственны стальным колесам. Прежде всего, это сравнительно низкая трещиностойкость и меньшая пластичность.

В связи с этим для алюминиевых литых колес, в отличие от стальных, обязательным требованием при их сертификации является проведение испытаний на удар.

Таким образом, разработка методов и средств экспериментального исследования литых алюминиевых автомобильных колес на ударные нагрузки, проведение стендовых испытаний таких колес на удар и установление связи между деформациями в колесе при ударе и деформациями, определенными при статическом приложении нагрузки, являются актуальными темами исследований.

ной методики сравнительного анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) при ударном нагружении конструкций литых автомобильных колес на стадии их проектирования и доводки.

Для достижения цели в работе были поставлены и решены следующие основные задачи:

1) разработка методик для исследования деформированного состояния в литом алюминиевом колесе методом тензометрии при статическом и ударном нагру-жениях в условиях сертификационных испытаний (на стенде для испытаний на боковой и косой удары);

2) анализ результатов испытаний литых алюминиевых колес с использованием статистической обработки экспериментальных данных по деформациям, оценка точности эксперимента;

3) сравнение результатов экспериментов с расчетными данными для статического нагружения, полученными методом конечных элементов (МКЭ), и анализ адекватности созданных конечно-элементных (КЭ) моделей для расчета колес при статических нагрузках на стендах для испытаний на удар;

4) анализ влияния шины на поведение колеса при его статическом и динамическом нагружениях в условиях стендовых испытаний на удар;

5) исследование динамического поведения материала конструкции литого колеса при ударе;

6) разработка инженерной методики использования результатов расчетов колеса при статическом нагружении в условиях стендовых испытаний для прогнозирования деформирования конструкции колеса при ударе с помощью коэффициентов динамичности с целью сокращения сроков и стоимости доводки конструкций колес.

Объект исследования. Исследуемым объектом являются литые колеса, изготовленные из высокопрочного алюминиево-кремниевого сплава, типа 7.1х16Н2 (с пятью крепежными отверстиями и десятью спицами) и типа 5.1x14 (с четырьмя крепежными отверстиями и шестью спицами), предназначенные для автомобилей среднего класса.

Научная новизна:

1. Разработаны методики экспериментального исследования деформированного состояния литых алюминиевых колес автомобилей на стендовом оборудовании, позволяющие анализировать поведение колес при боковом и косом ударах.

2. Впервые проведены экспериментальные исследования типовых литых алюминиевых колес различной конфигурации на стендах при статических и ударных нагрузках, позволившие выявить деформированное состояние колеса. Исследовано влияние шины, зоны приложения и направления нагрузки на ДС колеса, а также оценена адекватность разработанных КЭ моделей для расчета колес при статическом нагружении.

3. Впервые проведены исследования особенностей динамического поведения материала конструкции литого алюминиевого колеса при ударе; сделан; оценка характеристик затухания и поглощения колебаний в материале коле са; выявлено, что данные характеристики, главным образом, зависят о-

свойств материала колеса, практически не зависят от его конструкции и могут быть использованы в моделях динамики автомобиля.

4. На основе экспериментальных исследований колес на боковой и косой удары впервые введено понятие среднего значения коэффициента динамичности литых алюминиевых колес различной конструкции, и определена его величина.

5. Предложена инженерная методика приближенной оценки деформирования литого алюминиевого колеса при ударе в условиях сертификационных испытаний, основанная на расчете НДС колеса по МКЭ при статических нагрузках с учетом среднего коэффициента динамичности.

Практическая значимость работы. На основе проведенных исследований предложена инженерная методика проведения экспериментально-расчетного анализа НДС автомобильного диска для типовых случаев ударного нагружения, основанная на результатах расчета НДС в условиях статического приложения ударной нагрузки и рекомендуемых значений коэффициентов динамичности. Использование разработанной методики позволяет существенно сократить время и расходы на вычислительные процедуры при проектировании и доводке конструкции колесного диска. Данные исследований могут быть использованы для анализа результатов сертификационных испытаний колес и для экспертизы в случаях их разрушения при эксплуатации. Также разработанные методики позволяют проводить аналогичные исследования колес на удар. Полученные представления о динамическом поведении материалов литых алюминиевых колес могут использоваться для разработки динамических моделей автомобиля при исследовании его столкновений с препятствием, а также для построения моделей динамического поведения колеса с шиной при расчетах подвески и колебаний автомобиля.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы были внедрены в ООО «Криста - Системинвест» для расчетов при проектировании колесных дисков нового поколения, учитывались при разработке технического регламента «О безопасности колесных транспортных средств», используются в учебном процессе кафедры строительной механики и кафедры эксплуатации автомобильного транспорта и автосервиса МАДИ. Также результаты работ были использованы при выполнении НИР «Научно-образовательный центр по проблемам безопасности в автотранспортном комплексе МАДИ» по Федеральным целевым программам «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» в 2010 и 2011 гг.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы были использованы основные положения теории сопротивления материалов, строительной механики, теории удара, расчетные методы с использованием вычислительного комплекса 2?а5>'5+ (МАДИ) и лицензионного комплекса МКЭ МЗС.Ыав^ап, а также методы экспериментальной механики.

с результатами экспериментов; внедрением колеса типа 7.1x16 в эксплуатацию и отсутствием его отказов по причине ударного разрушения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Первой Международной Азиатской конференции 1ГГоКШ {Тайвань, октябрь 2010 г.), на ежегодных учебно-методических и научных конференциях ГТУ «МАДИ» (Москва, 2009-2012 г.), на Международной молодежной научной конференции МИКМУС-2011 (Москва, ИМАШ РАН, декабрь 2011 г.), на Международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России» (Москва, МГТУ «МАМИ», март 2012 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.

Научные положения и результаты, выдвигаемые на защиту:

1. Методики экспериментального исследования деформированного состояния литых алюминиевых колес автомобилей на стенде при различных условиях статического и ударного нагружения (на основе тензометрии).

2. Экспериментальное исследование влияния шины на деформированное состояние колеса при статической и ударной нагрузках (при боковом и косом ударах).

3. Результаты сравнительного анализа данных, полученных при стендовых испытаниях литых алюминиевых колес при статическом и ударном нагру-жении, и расчетов колес, проведенных по МКЭ при статическом нагружении.

4. Экспериментальная методика определения коэффициентов динамично сти литых автомобильных колес для двух типовых случаев приложения удар ной нагрузки - бокового и косого ударов.

5. Обоснование введения единого значения среднего коэффициента ди намичности для литых колес из алюминиево-кремниевых сплавов на основ анализа динамического поведения исследуемых колес при ударе и определени: характеристик динамического процесса.

6. Инженерная методика определения НДС колеса при ударе, в которо! используются результаты статического расчета НДС колеса с помощью МКС и полученный средний коэффициент динамичности.

Структура п объем диссертации. Диссертация состоит из введения, че тырех глав, заключения, списка использованной литературы (128 наименова ний) и двух приложений. Текст диссертации изложен на 132 страницах маши нописного текста, содержит 16 таблиц и 48 иллюстраций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены основные аспекты проблемы прочности колес ав томобильных транспортных средств из алюминиевых сплавов, сформулировг ны цели и задачи работы. Обоснована актуальность темы исследования, опре делены научная новизна и практическая значимость, приведены основные пс ложения работы, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ состояния проблемы, связанной с исследованием НДС автомобильного колеса из алюминиевых сплавов. Кратко изложена история создания и применения колес из алюминиевых сплавов в автомобилях. Подробно описаны особенности конструкции и типы литых алюминиевых колес, технологии их изготовления, в том числе виды технологий литья. Рассмотрены свойства материалов, полученные для исследуемых колес на образцах и из отливок, а также приведены нормативные требования к материалам литых алюминиевых колес. Отмечено, что исследуемые колеса производятся методами литья с противодавлением из алюминиево-кремниевых литейных сплавов (типа силуминов), что позволяет улучшить качество отливки.

Проанализированы условия эксплуатации и виды разрушения литых алюминиевых колес (рисунок 1). Одной из основных причин разрушения колеса является наезд на всевозможные препятствия (выбоины, бордюры), а также столкновения с другими транспортными средствами. В перечисленных ситуациях колеса автомобиля подвергаются ударным воздействиям.

Приводится обзор существующих методов исследования колес. Испытания колес подразделяются на исследовательские и сертификационные, которые регламентируются нормативными документами.

Основное внимание уделяется анализу опубликованных экспериментальных исследований НДС колес. Рассмотрены работы отечественных и зарубежных исследователей И.В. Балабина, А.И. Белова, Г.И. Белякова, A.M. Вахроме-ева, A.C. Груздева, И.В. Демьянушко, В.В. Зорина, H.A. Зубарева, Н.С. Карта-шова, В.А. Путина, В.Т. Трощенко, Г.В. Цыбанева, И.С. Чабунина, H.H. Яценко, Г. Арльдта, Р.A.C. Фосберри, К. Хисаказу, X. Хорчиро и других ученых. В этих работах приведены результаты определения НДС, возникающего в ободе из-за внутреннего давления воздуха в шине и радиальной нагрузки, а также при нагрузках, соответствующих испытаниям на усталость. Описаны стенды, аппаратура и условия проведения таких испытаний. Проведен анализ отечественных и зарубежных нормативных документов, регламентирующих испытания, дана их сравнительная характеристика. В России основным нормативным документом, регламентирующим испытания алюминиевых колес на прочность при различных условиях нагружения, является

а б в г

Рисунок 1 —Примеры разрушения алюминиевых колес: а -разрушение трех спиц; б - отделение обода от диска; в -разрушение закраины обода; г - деформация обода

ГОСТ Р 50511-93 «Колеса из легких сплавов для пневматических шин. Общие технические условия», разработанный учеными МАДИ и ФГУП «НАМИ».

Для расчета НДС колес часто используются методы теории тонких пластин и оболочек, которые позволяют получать соотношения для определения усилий, действующих со стороны шины на колесо, рассчитывать колеса гладкой оболочечной формы. Они до настоящего времени используются для расчета стальных колес. В работах И.В. Балабина, B.C. Бондаря, Э.И. Григолюка, И.В. Демьянушко, В.В. Зорина, С.И. Казей, В.И. Кнороз, Л.Л. Сухомлинова, А.Н. Фролова предложены алгоритмы расчета НДС элементов колес при различных условиях нагружения на основе подходов строительной механики тонких оболочек с применением численных методов решения задач.

С конца 1980-х годов для расчета колес начали использовать метод конечных элементов (МКЭ), что отражено в работах Н.И. Батрака, И.В. Демьянушко, Н.С. Карташова, В. Грубишича, Г. Фишера и др. Для расчета автомобильных литых алюминиевых колес в МАДИ был разработан расчетный комплекс МКЭ Basys+ с пре- и постпроцессором GNOM. Усложняющийся со временем дизайн колеса предполагает создание объемных многоэлементных моделей МКЭ, что требует особых подходов к их разработке и верификации.

Несмотря на многочисленные исследования нагрузок и НДС колес при качении по дороге, такой важный вид нагружения, как ударное воздействие, до настоящего времени практически не исследовался. Опубликованные ранее работы посвящены только обоснованию методик сертификационных испытаний на удар. В то же время, при проектировании колес и отработке технологии их изготовления необходимы расчетные оценки сопротивления ударным нагрузкам. Для их получения нужны комплексные исследования поведения литых алюминиевых колес при стандартных ударных воздействиях, соответствующих сертификационным, при боковом и при косом ударах. Также необходимы проведение анализа динамического поведения колеса в процессе удара и демпфирования колебаний и оценка точности расчетных моделей МКЭ на основе сравнения с экспериментом. Такие работы рационально проводить в системе стандартного стендового нагружения.

Во второй главе изложена разработанная методика и представлены результаты экспериментальных исследований литого алюминиевого колеса, проведенных с использованием метода статической и динамической тензометрии на стенде для испытаний на боковой удар - удар по закраине колеса в направлении оси его вращения. Условия бокового удара имитируются при типовых стендовых испытаниях колес и являются сертификационными. Была проведена оценка НДС колеса при статическом и ударном нагружениях. Рассматривалось колесо оболочечной конструкции типа 5Jxl4 из алюминиево-кремниевого сплава, изготовленное методом литья с противодавлением (ЛПД), с относительно низкой пластичностью (от 6% в ступичной зоне).

В соответствии с существующими нормативными документами нагрузка прикладывается к закраине обода колеса в трех различных зонах: между спицами вблизи вентиляционного отверстия - зона I, по оси спицы - зона П и между спицами - зона Ш (рисунок 2).

При проведении экспериментов применялись однолинейные фольговые тензорезисторы типа КФ5П1-3-100-12. При статических испытаниях тензорезисторы подключались к усилительной аппаратуре по мостовой схеме. Для измерения выходных сигналов тензорезисторов и представления результатов в цифровом виде была использована многоканальная измерительная тензометрическая система СИИТ-3. В серии экспериментов на ударное нагружение использовался тензоусилитель 8АНЧ24, а тензорезисторы устанавливались на колесо по схеме полумоста. Запись осуществлялась на шлейфный осциллограф.

Схема установки тензорезисторов разрабатывалась с учетом распределения эквивалентных напряжений (изолиний) и мест их концентрации на основе предварительного статического расчета. Оси чувствительности тензорезисторов были ориентированы в радиальном и окружном направлениях в соответствии с расчетным определением направлений главных напряжений.

Анализ расчетов НДС колеса показал, что наибольшие значения напряжений возникают в зонах приложения нагрузки, которые по мере удаления от них уменьшаются.

Для оптимизации КЭ модели колеса и ее верификации, а также для последующего экспериментального определения коэффициента динамичности была проведена тензометрия колеса при статической нагрузке. Испытания проводились на гидравлическом прессе. В процессе медленного нагружения измерялись прикладываемая сила (динамометром), деформации колеса (тензорези-сторами) и прогиб обода (датчиком перемещения поршня гидроцилиндра). Нагружение колеса продолжалось до 5 кН (для определения жесткости бортовой закраины обода). Из анализа показаний тензорезисторов в разных зонах колеса выявлено, что деформации примерно до 1,5 кН изменяются по линейному закону, то есть материал колеса работает в упругой области.

На рисунке 3 представлены графики зависимостей деформаций колеса е от нагрузки Р, приложенной в зоне между спицами. Деформации, замеренные на дисковой части, оказались существенно меньше деформаций, замеренных по ободу, что подтверждает результаты предварительного расчета.

Испытания на удар прово-

Рисунок 2 - Общий вид колеса типа 5Jxl4 и зоны приложения нагрузки /, II. III

є-105

Рисунок 3 - Зависимость деформации колеса от нагрузки: I - ТР 85; 2 -ТР 98; 3-ТР 94

дились на стенде, состоящем из жёсткой вертикальной рамы, по направляющим которой может свободно падать подвижный груз массой 50 кг (рисунок 4). Высота падения груза устанавливалась с помощью подъёмного храпового механизма, фиксирующего положение груза, и выбиралась равной 0,6 м, что соответствует требованиям технических условий при испытаниях алюминиевых колес легковых автомобилей при приложении энергии удара 30 кг-м2/с2. На нижнем торце груза закреплялся цилиндрический боёк диаметром 30 мм.

При проведении испытаний на удар колесо с тензорезисторами (рисунок 5) без шины закреплялось на горизонтальной площадке стенда восемью зажимами шириной 48 мм, равномерно распределенных по ободу.

Ударная нагрузка прикладывалась в тех же трех зонах обода колеса, что и при статических испытаниях.

Записи осциллограмм ударных испытаний свидетельствуют о том, что деформация в точках установки тензорезисторов в момент удара резко возрастают, а затем возникают колебания, которые достаточно быстро затухают (в течение 1-1,5 с). Это позволило предположить, что в литом материале колеса имеется относительно высокое внутреннее трение, приводящее к демпфированию колебаний. Вероятно, такое явление свойственно литому алюминию, и усугубляется относительно «грубой» структурой материала конкретного колеса, что подтверждается его низкой пластичностью.

В таблице 1 для сравнения приведены данные измерения деформаций при статическом и ударном нагружениях обода колеса. Результаты измерения позволили установить отношение деформаций при ударе 8ДИ„ к деформациям при статическом нагружении £ст в каждой точке измерения.

Рисунок 4 - Общий вид стенда Рисунок 5 - Колесо с тензорезисторами

для испытаний на удар пРи испытаниях на удар

Таблица 1 - Результаты измерения деформаций при статическом и ударном нагружениях (при боковом ударе).

і—к* Ест-105 | Є^н-105

86—1 9,88 і 104,73 10,60

85—2 31,18 293,10 9,40

88—7; 9 11,44 117,84 10,30

87—6; 4 26,74 267,40 10,00

99—3 30,00 276,00 9,20

97—5 15,10 144,00 9,60

* / - номер тензорезистора при статическом нагружении; к - номер тензорезистора при ударе, установленный в той же зоне, что и при статическом нагружении

В силу слабовыраженной нелинейности поведения материала конструкции колеса в пределах нормативной нагрузки при ударе и незначительного разброса значений отношений един/8ст , вычисленных в различных точках, вводится понятие среднего коэффициента динамичности Кд ср, который для литых алюминиевых колес с аналогичным дизайном дисковой части и диаметром от 13" до 18", оказался равным 9,85. Полученные результаты позволили предположить, что величина коэффициента динамичности является общей для всех литых колес из алюминиевых сплавов, что связано с высокими показателями внутреннего трения в этом материале, и не значительно зависит от конструкции колеса.

Использование экспериментально полученного коэффициента динамичности позволяет прогнозировать деформацию колеса при ударе только на основе результатов статического расчета и не проводить сложные и дорогостоящие расчеты на удар для каждого промежуточного варианта дизайна колеса.

Третья глава диссертации посвящена экспериментальному исследованию НДС колеса при статической и ударной нагрузках. Нагрузка прикладывалась к наружному ободу (закраине) колеса в зонах, расположенных на оси спицы или между спицами, под углом 30° к оси вращения колеса, что имитировало условия удара о неподвижное препятствие при заносе автомобиля массой 1000 кг, движущегося со скоростью 60 км/ч (соответствует требованиям ГОСТ Р 50511-93).

Исследуемое колесо (типа 7.1x16) имеет десять вогнутых радиальных спиц, 5 крепежных отверстий с максимальной статической нагрузкой на колесо /\=6900 Н (рисунок 6).

Исследование НДС колеса проводилось как при статической, так и динамической нагрузке, приложенной к закраине колеса в точках, расположенных по спице (зона II) или между спицами (зона III). Для оценки влияния шины на НДС колеса исследовались деформации колеса, как с шиной, так и без нее. Статические и ударные испытания проводились на испытательном стенде МАДИ

(рисунок 7). На опорной площадке стенда под углом 30° к горизонтальной плоскости устанавливалось колесо и жестко закреплялось по своей опорной поверхности штатными болтами с усилием затяжки 110 Н-м.

Подобная установка колеса на стенде полностью соответствует его закреплению на автомобиле.

Нагружающий элемент представлял собой два груза общей массой 1000 кг, связанных между собой через пружину. Введение пружины в конструкцию нагружающего элемента имитировало подвеску автомобиля. Нагрузка прикладывалась к внешней бортовой закраине колеса (с шиной или без нее) через подпятник размером рабочей поверхности 125x375 мм. Подпятник перекрывает закраину на 25 мм. Для приложения нагрузки напротив спицы или между спица-

Рисунок 6 — Общий вид колеса типа их16 и схема установки тензорезисторов 1—16

ми при проведении соответствующих испытаний колесо поворачивалось относительно оси его закрепления.

Для измерения деформаций использовались однолинейные проволочные тензорезисто-ры типа КФ5П1-3-100-12 с измерительной базой 3 мм, сопротивлением 100 Ом и коэффициентом тензочувствительности 2,14, которые подключались к аппаратуре ЬТЙ по схеме полумоста с использованием блока компенсационных тензорезисторов. Для последующей регистрации и обработки измеряемые сигналы поступали на персональный компьютер со встроенным программным обеспечением.

Зоны установки тензорезисторов определялись в соответствии с предварительным статическим расчетом НДС колеса, на основе которого для установки тензорезисторов были выбраны 16 точек, расположенных на наружной и внутренней поверхности колеса (см. рисунок 6). В силу геометрических особенностей конструкции спицы тензорезисторы устанавливались на плоские участки в радиальном направлении спиц, а на ободе - вдоль оси колеса.

Испытания проводились при нагрузке, приложенной по спице и между спицами, как с шиной, так и без нее. При статических испытаниях подрессоренный груз медленно опускался на закраину колеса. Весь цикл статического

Рисунок 7 - Общий вид испытательного стенда

нагружения от первоначального момента приложения нагрузки до ее снятия регистрировался во времени. В результате автоматической статистической обработки данных с помощью программы вычислялась дисперсия и средние значения экспериментальных данных. На рисунке 8 представлены результаты испытаний колеса без шины с приложением статической нагрузки между спицами (расположение и номера тензорезисторов (ТР) указаны на рисунке 6).

Анализ полученных результатов выявил отсутствие остаточных пластических деформаций и несущественное влияние шины (разброс значений при нагружении по спице для колеса с шиной и без нее не превышает - 5%, при нагружении меж-

Рисунок 8 - Изменение деформации во времени при статических испытаниях: 1, 4, б, 7, 10, 12, 14, 15-номера ТР

ду спицами ■

При ударных испытаниях подрессоренный груз падал на закраину колеса с высоты H=0,03FV = 207 мм, которая определялась максимальной статической нагрузкой Fv =6900 Н на исследуемое колесо, а коэффициент 0,03 мм/Н задавался по ГОСТ Р 50511-93 согласно условиям проведения стендовых испытаний колес для легковых автомобилей. Регистрация деформаций при ударе производилась с частотой опроса тензометрических каналов 7680 Гц. Схема расположения тензорезисторов была аналогична схеме, представленной на рисунке 6.

Из анализа результатов испытаний колеса на удар (рисунок 9) для всех вариантов нагружения установлено, что процесс колебаний после воздействия ударного импульса близок к гармоническому, и колебания достаточно быстро затухают. Анализ показаний тензорезисторов позволил установить, что полное

затухание колебаний происходит за «2,5 с, причем характер колебаний по всем точкам одинаковый. Период колебаний по всем датчикам

и отношение амплитуд практически также одинаковы. Приведены средние оценочные значения параметров колебательных процессов:

е - ю5

0.005 0.004 0.003

0 002 0,001

■0.001 -0.002

—,

пг ЛГ\Г

V V v

t,c

Рисунок 9 - Изменение деформации в колесе во времени при косом ударе при нагружение по спице

- период колебаний (определенный по средним значениям) Т- 0,256 с;

- частота колебаний р = 2л / Т= 24,5;

- среднее значение логарифмического декремента затухания

<5 = = 0.3-0,3 5

Л,-:.

Это позволяет приближенно оценить величину условного коэффициента поглощения ф в материале колеса, который составил примерно 0,6-0,7, что свидетельствует о существенном внутреннем трении в литом алюминиевом сплаве колеса, приводящем к значительному поглощению энергии удара. Из анализа полученных результатов следует, что:

- при данной ударной нагрузке отсутствуют трещины и существенные остаточные пластические деформации;

- наибольшие деформации при ударе возникают в середине спицы с наружной стороны колеса, что подтверждает данные расчета;

- наличие шины при ударном нагружении, также как и при статических испытаниях, не влияет на деформацию диска.

Результаты измерения деформаций при ударе и статическом нагружении колеса без шины при косом ударе (таблица 2) позволяют, так же как и в случае бокового удара, определять среднюю по всем точкам измерения величину отношения деформаций при ударе к деформациям при статическом нагружении. Поэтому в рассмотрение вводится средний коэффициент динамичности для литого аЛЮМИНИеВОГО КОЛеСа, КОТОрЫЙ Определяется ПО формуле КДСр=(ЕдИ„/Ест)ср.

Для рассматриваемого колеса средний коэффициент динамичности =11.

Таблица 2 - Результаты измерения деформаций при статическом и ударном нагружениях (при косом ударе)

Номер ТР Един" Ю5 £„•10 5 ^ДИН^СТ

1 378,6 37,6 10,07

3 378,5 34,7 10,91

4 378,4 36,8 10,28

5 397,8 39,8 9,99

6 350,0 28,7 12,20

13 197,3 14,8 13,33

14 184,7 15,3 12,07

16 354,4 31,2 11,36

Среднее значение £.ин/ест 11,28

Приведены значения коэффициента динамичности Кд, соответствующего каждой точки измерения. В силу незначительного разброса коэффициента динамичности в различных точках можно ввести в рассмотрение понятие усред-

ненного коэффициента динамичности, который для литых алюминиевых колес с аналогичным дизайном дисковой части и диаметром от 13" до 18" равен 11. Использование экспериментально полученного коэффициента динамичности позволяет прогнозировать поведение колеса при ударе на основе только результатов статического расчета и не проводить сложные и дорогостоящие расчеты на удар для каждого промежуточного варианта дизайна колеса.

Сравнивая коэффициенты динамичности, полученные при двух видах удара (бокового и косого) и различных типов колес, и учитывая динамическое поведение колес при ударе, можно с определенным допущением считать, что коэффициент динамичности для литых алюминиевых колес различного дизайна может быть принят равным Кдср = 10-41.

Четвертая глава посвящена разработке методики приближенного расчетного анализа НДС колеса при ударном нагружении. Предварительно были рассмотрены результаты расчетного моделирования НДС колеса по МКЭ при статическом нагружении при рассмотренных выше случаях (бокового и косого ударов), и проведено сравнение деформированного состояния с полученными экспериментальными данными с целью оценки адекватности КЭ моделей. Полученные результаты исследований позволили предложить инженерную методику приближенной расчетной оценки НДС литых алюминиевых дисковых колес при ударе в условиях стендовых сертификационных испытаний, рекомендуемую для сравнительного проектировочного анализа. Для анализа НДС колеса, проходившего испытания при осевом нагружении (бокового удара), в силу особенностей его геометрии была принята оболочечная модель, и использовались четырехузловые оболочечные элементы при неравномерной сетке КЭ (рисунок 10). Моделирование проводилось на разработанном в МАДИ конечно-элементном комплексе Ва^-н. Сравнение результатов статических испытаний и расчета показало, что отличия не превышают 17% даже при такой простой модели.

Однако, при расчетах для колес более сложного дизайна рассматриваются более подробные расчетные модели, учитывающие зоны концентрации напряжений и зоны крепления колеса. Для расчета колеса типа 7.1x16 по МКЭ при статической нагрузке под углом 30 (условия косого удара) использовался лицензионный конечно-элементный комплекс М>СЛ'а.5/гая. Объемная КЭ модель состояла из 224 175 узлов и 483 910 элементов, средний размер которых составлял 3 мм, в долях объема в модели преобладали 8-узловые гексагональные элементы. Вид модели и некоторые особенности нагружения и закрепления приведены на рис. 11 и рис.12.

Рисунок 10 - КЭ модель половины колеса типа 5Jxl4

Рисунок 11 - объемная КЭ модель колеса Рисунок 12- Нагрузка в узлах

типа 73x1 б крепления

В результате расчета были получены значения деформаций в произвольной точке колеса без шины (рисунок 13).

Для сравнения с экспериментальными данными анализировались деформации в тех зонах модели, которые соответствовали местам и направлениям установки тензорезисторов при испытаниях. Значения компонент деформаций в узлах этих элементов определялись с учетом направления соответствующего тензорезистора. Анализ расчетных и экспериментальных значений деформаций показал удовлетворительную сходимость - средняя величина погрешности составила 1-Н4%. Таким образом, исследования позволили уточнить КЭ модель, разработанную с учетом современных подходов к генерации КЭ моделей, и сравнить результаты расчета по МКЭ с использованием программного комплекса МУС.Л'до/гаи с экспериментальными данными, представленными в главе 3, Это свидетельствует об адекватности расчетной модели и расчетного анализа НДС колеса при статическом нагружении.

Анализ расчетных моделей и определение среднего коэффициента динамичности экспериментальным путем позволили предложить инженерную методику определения деформации колеса при ударе как произведения расчетных деформаций при статическом нагружении на экспериментально полученный средний коэффициент динамичности: е^" = К3

Было установлено, что различие между расчетными значениями деформаций и полученными в вышеописанных экспериментах не превысили для бо-

пи .. 1

II , •V* ■ н

а 6

Рисунок 13

- Распределение деформаций по оси 2 в двух вариантах погружения по спице (а) и между спицами (б)

нового удара 3,12%, а для косого удара - 4,4%. При этом К, с? принимался равным 10.

Настоящую методику предложено распространить на литые автомобильные дисковые колеса из алюминиевых сплавов (силуминов) диаметром от 13" до 20" всех конфигураций и размеров, так как конструкция колеса не играет превалирующей роли в его динамическом поведении.

Каждый новый вариант конструкции литого колеса требует доводки литейной формы и корректировки процесса литья, что приводит к значительным временным и финансовым потерям. Предлагаемый в данной работе приближенный инженерный анализ позволит значительно сократить время и стоимость доводки колес.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана методика экспериментального исследования деформированного состояния литых алюминиевых колес при статических и динамических нагрузках, приложенных в различных зонах обода колеса и под различными углами к оси колеса.

2. Результаты экспериментального исследования типовых автомобильных колес из алюминиевых сплавов (на боковой и косой удар), позволили установить среднее значение коэффициента динамичности как отношение динамической и статической деформации.

3. Экспериментально установлено пренебрежимо малое влияние шины на НДС колеса при его статическом и динамическом нагружении.

4. Сравнение данных экспериментального исследования и расчетов колес по МКЭ при статическом нагружении под углом 30° и вдоль оси колеса показало хорошее соответствие полученных результатов (до 13%) и позволило оценить адекватность разработанных КЭ моделей для оценки НДС колес.

5. В результате исследования установлено, что динамическое поведение литого колеса при ударе зависит от свойств материала и практически не зависит от конструкции колеса. Полученное среднее значение коэффициента динамичности КдСр, как отношение величин динамической и статической деформации, в различных точках колеса может быть принято =10 для всех колес из литых апюминиево-кремниевых сплавов.

6. Разработана инженерная методика оценки динамической нагруженно-сти колеса при проектировочных расчетах на ударные нагрузки, приложенные вдоль оси или под углом в 30° к оси вращения колеса, основанная на использовании коэффициента динамичности и данных статического расчета.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в научных изданиях из перечня ВАК:

1. Миронова В.В. Компьютерное моделирование ударного нагружения колес / Известия ЮФУ: Технические науки.-2010.-X» 12.-С. 153-159.

2. Демьянушко И.В., Миронова В.В., Логинов Е.М. Исследование напряженно деформированного состояния литых автомобильных колес при ударны нагрузках // Машиностроение и инженерное образование. - 2012. - № 1 (30). С. 42-49.

3. Демьянушко И.В., Миронова В.В. Сертификационные испытания автомо бильного колеса на удар // Грузовик. - 2012. - № 5. - С. 33-36.

Другие публикации:

4. Демьянушко И.В., Миронова В.В. Моделирование статического нагружени литого алюминиевого колесного диска с использованием метода конечных эле ментов // Труды конгресса по интеллектуальным системам и информационны! технологиям «IS&IT'll»: Научн. изд.: в 4 т. Т. 1. - М.: Физматлит, 2011. - С 475-480.

5. Демьянушко И.В., Миронова В.В., Логинов Е.М. Создание модели 3-х мер ного изображения колеса с использованием САПР SOLIDWORKS 2009 // Тру ды конгресса по интеллектуальным системам и информационным технология ми (IS&IT' 11, Дивноморское, 2-9 сентября 2011 г.): Научн. изд. : в 4 т. Т. 2. М.: Физматлит, 2011.-С. 148-152.

6. Демьянушко И.В., Миронова В.В., Логинов Е.М. Моделирование и напря женно-деформированное состояние литых автомобильных колес при ударны нагрузках // Тезисы докладов на XXIII Международной инновационнс ориентированной конференции молодых ученых и студентов по проблема! машиноведения (МИКМУС - 2011). - М.: ИМАШ РАН, 2011. - С. 119.

7. Исследование литого алюминиевого колеса автомобиля на ударное воздей ствие / И.В. Демьянушко, Н.И. Батрак, A.M. Вахромеев, В.В. Миронова // Вс просы строительной механики и надежности конструкций. Сборник научны трудов МАДИ. - М.: МАДИ, 2010. - С. 5-19.

8. Demiyanushko I., Mironova V. Analysis of Dynamic Impact Effects for Light A1 loy Car Wheels// Chinese Journal of Mechanical Engineering. - 2010. - Vol.23, Ж P. 53-55

Подписано в печать: 20.09.2012 Тираж: ЮОэкз. Заказ №908 Отпечатано в типографии «Реглет» г. Москва, Ленинградский проспект д.74 (495)790-47-77 www.reglet.ru

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Миронова, Виолетта Валерьевна

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Общие сведения об особенностях конструкции и технологии изготовления колес из алюминиевых сплавов.

1.1.1. Особенности конструкции.

1.1.2. Технология изготовления.

1.2 Условия эксплуатации и виды разрушения литых алюминиевых колес.

1.2.1. Условия эксплуатации.

1.2.2. Нагрузки, действующие на колесо.

1.2.3. Виды разрушения литых алюминиевых колес в эксплуатации при ударе.

1.3 Обзор существующих методов исследования колес.

1.3.1. Экспериментальные методы исследований.

1.3.2.Сертификационные испытания и нормативные требования.

1.3.3. Расчетные методы.

Основные цели и постановка задач диссертации.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

КОЛЕСА ПРИ БОКОВОМ УДАРЕ

2.1 Особенности объекта исследований.

2.2 Испытания при нагружении колеса на гидравлическом стенде статической нагрузкой.

2.2.1. Описание испытательного стенда.

2.2.2. Аппаратура для измерения деформаций.

2.2.3. Методика проведения экспериментов.

2.3 Испытания при ударном нагружении (боковой удар).

2.3.1. Описание стенда.

2.3.2. Методика проведения и результаты ударных испытаний.

2.4 Сравнительный анализ результатов статических и ударных испытаний в условиях бокового удара.

Выводы по второй главе.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

КОЛЕСА ПРИ КОСОМ УДАРЕ ПОД УГЛОМ В 30°.

3.1 Особенности объекта исследований.

3.2 Методика проведения статических и динамических испытаний.

3.2.1. Описание стенда для проведения испытаний.

3.2.2. Аппаратура для измерения деформаций.

3.2.3. Методика подготовки и проведения испытаний.

3.3 Анализ результатов экспериментальных исследований.

3.3.1. Результаты статических испытаний.

3.3.2. Результаты испытаний колес на косой удар.

Выводы по третьей главе.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРИБЛИЖЕННОГО

РАСЧЕТНОГО АНАЛИЗА НДС КОЛЕСА ПРИ УДАРЕ.

4.1 Расчет колеса при статическом нагружении, в условиях бокового удара.

4.2 Статический расчет колеса при нагрузке в условиях стенда для косого удара, действующей под углом 30° к оси колеса.

4.3 Сравнительный анализ результатов эксперимента и приближенного расчета деформаций при ударе в литых алюминиевых колесах с использованием среднего коэффициента динамичности.

4.4 Методика инженерной расчетной оценки соответствия для литого алюминиевого колеса требованиям сертификационных испытаний на удар.

4.4.1. Общие положения.

4.4.2. Методика применения приближенной оценки сопротивления литого алюминиевого колеса ударному нагружению.

Выводы по четвертой главе.

Введение диссертация по механике, на тему "Исследования напряженно-деформированного состояния литых алюминиевых автомобильных колес при ударных нагрузках"

Колесо является движителем большинства современных транспортно-технологических систем, обеспечивающих их перемещение по различным поверхностям. Важнейшей областью применения колеса является автомобильный транспорт. Колесо автомобиля (совместно с шиной) определяет его основные технические характеристики, такие как тягово-скоростные и топливно-экономические показатели, сцепление с дорогой, устойчивость и управляемость движения в различных условиях, плавность хода и т.п. Конструкция колеса автомобиля представляет собой тело вращения, состоящее из обода (для установки шины) и диска (для крепления к ступице), причем жесткость колеса в плоскости его вращения существенно выше его изгибной жесткости. Прочность колеса в основном зависит от действующих нагрузок, конструкции (дизайна) колеса, материала и технологии изготовления.

В процессе эксплуатации колеса автомобилей подвергаются различным нагрузкам, которые влияют не только на прочность, долговечность, надёжность самой конструкции колеса, но и на безопасность автомобиля в целом. Действующие нагрузки зависят от самых различных факторов и, в первую очередь, от массы автотранспортного средства (АТС), скорости и условий его движения и качества дорожного покрытия. При движении по дороге колесо подвергается циклическому нагружению, которое обычно классифицируется как циклический «изгиб с вращением». Для того чтобы колесо выдержало весь жизненный цикл, его обычно рассчитывают на усталостную прочность при этом циклическом нагружении под действием эксплуатационных нагрузок, связанных с взаимодействием колеса с дорожным покрытием при движении автомобиля. В связи с тем, что процесс воздействия усилий на колесо в эксплуатации является стохастическим, обычно рассматривается приведенный цикл нагружения, строящийся на основе статистической обработки экспериментальных данных и приведенный к стандартному циклу сертификационных испытаний на изгиб с вращением на специальных стендах. Расчетно-проектировочный анализ колес при циклическом нагружении рассматривался в ряде работ, в частности, в работах Балабина И.В. [6], Батрака Н.И. [12], Вахромеева А.М. [14], Григолюка Э.И. [28], Демьянушко И.В. [13], Зимелева Г.В. [45], Зубарева H.A. [46], Карташева Н.С. [49], Кутенёва В.Ф. [58], Кнороза В.И. [52], Лисина А.Н. [60], Литвинова A.C. [59], Немтинова М.Д. [67], Раймпеля И. [80], Смирнова Г.А. [85], Сухомлинова Л.Г. [28], Фролова А.Н. [28], Чабунина И.С. [95], Чудакова Е.А. [96] и др.

В результате наезда автомобиля на различные препятствия (ограждения, бордюры, попадание в яму, выступающие колодцы и др.), при заносе, столкновении с другим автомобилем и других аналогичных ситуациях колеса подвергаются ударным воздействиям. Динамические усилия в колесе при ударе существенно превышают нагрузки, возникающие при обычном движении по дороге, и могут привести к изменению формы (например, к смятию закраины) и, как следствие, к разгерметизации и утечкам воздуха из шины, к возникновению трещин, к частичному или даже полному разрушению колеса. Напряженно-деформированное состояние (НДС) колеса при ударе, принципиально отличаются от НДС при обычном движении по дороге. Особенно опасным является появление в результате удара незамеченных (визуально не обнаруженных) трещин, которые могут привести к разрушению колеса и аварии при дальнейшей эксплуатации. Кроме того, весьма опасной является также передача ударной нагрузки через подвеску на систему управления, корпус автомобиля и водителя. В связи с этим к колесам предъявляют повышенные требования по характеристикам прочности при ударе, которые регламентируются различными нормативными документами. Для колес из алюминиевых сплавов (легкосплавных), в отличие от стальных колес, проведение испытаний на удар является обязательным требованием при их сертификации, что в основном связано с относительно низкой пластичностью и прочностью алюминиевых материалов.

В настоящее время на коммерческих автомобилях применяются стальные колеса и колеса из алюминиевых сплавов - штампованные (иногда их называют коваными) и литые. Применение легкосплавных материалов для автомобильных колес, в том числе литых, позволяет значительно уменьшить их массу и момент инерции и, тем самым, учитывая, что колеса относятся к неподрессоренным массам, повысить технические характеристики автомобиля.

На легковых, а в последнее время и на грузовых автомобилях и автобусах все чаще устанавливаются литые колеса из алюминиевых сплавов. Это объясняется более низкой себестоимостью их изготовления, возможностью создания самых причудливых дизайнов и тем, что развитие технологий литья достигло значительных успехов, что позволило повысить прочностные характеристики литых колес до необходимых величин. Для литья колес используются алюминиево-кремниевые сплавы. С точки зрения сопротивления удару алюминиевые литые колеса обладают преимуществом в связи с более высокими показателями демпфирования ударных воздействий по сравнению с коваными конструкциями. Дисковые (неразборного типа) литые колеса современных конструкций имеют спицевую форму дисковой части (имеются в виду относительно широкие спицы, являющиеся частями всей отливки колеса) с выходом обода на спицу или с навесным ободом, что определяется стремлением минимизации момента инерции и массы конструкции.

Расчетный проектировочный анализ колес из алюминиевых сплавов, как уже говорилось выше, обычно проводится на действие статических нагрузок с применением программных комплексов метода конечных элементов (МКЭ). МКЭ в настоящее время в основном используется для анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) в литых колесах, что связано с их сложной объемной конфигурацией, при этом для описания геометрии используются достаточно большие пространственные (ЗЭ) конечноэлементные модели (КЭ-модели) [12,40].

Вместе с тем вопросы прочности автомобильных колес при ударных воздействиях, которые являются основной причиной их деформирования и появления биения и разрушения, изучены не достаточно полно. Это, в частности, объясняется значительно большей сложностью и трудоемкостью моделирования и расчета колес на удар по сравнению с расчетом на статическое нагружение. Экспериментальные исследования НДС колеса на удар практически не проводились из-за отсутствия соответствующих методик скоростной фиксации деформаций, стендов для испытаний колес на удар (далее - ударных стендов), оснащенных соответствующей аппаратурой, и сложностями соблюдения реальных условий нагружения и закрепления колеса. В то же время расчет колеса при статическом нагружении не позволяет оценить его НДС при ударных воздействиях. Имеющиеся работы по ударному нагружению, в основном, посвящены созданию системы нормативных (сертификационных) испытаний колес на специальных ударных стендах, выявлению нагрузок и описанию типов разрушений колес. Эти вопросы, в частности, отражены в отечественных работах Балабина И.В. [8], Демьянушко И.В. [35], Вахромеева A.M. [23] и др., а также в работах иностранных авторов Fosberry Р. [105], Arldt Н. [100], Korchiro I. [Ill], HisakazuK. [111].

Существующие зарубежные и отечественные статистические данные, обобщающие анализ случаев ударных воздействий в эксплуатации, позволили выявить основные закономерности приложения ударных усилий к колесу и установить основные статистически подтвержденные направления ударных воздействий. В результате при проектировании колес и испытаниях рассматриваются обычно три вида (направления) ударных нагрузок: - прямой удар, который происходит при наезде на препятствие при прямолинейном движении автомобиля и характеризуется приложением нагрузки к ободу колеса в плоскости его вращения под углом в 90° к оси вращения колеса;

- косой удар, который происходит при наезде на препятствие при заносе или столкновении с другим автомобилем и характеризуется приложением нагрузки к закраине обода колеса под углом в 13° или 30° к оси его вращения;

- боковой (осевой) удар, направление которого совпадает с осью вращения колеса и происходит при боковом наезде на препятствие.

Наибольшие повреждения колеса вызывают косой и осевой удары, что объясняется относительно низкой изгибной жесткостью колеса по сравнению с жесткостью колеса в плоскости его вращения. Стендовые испытания на удар имеют особое значение для литых колес из алюминиево-кремниевых сплавов, что связано с их относительно низкой трещиностойкостыо и пластичностью по сравнению со штампованными алюминиевыми колесами, которые изготавливаются из алюминиево-магниевых сплавов и, тем более, со стальными колесами (трещиностойкость алюминиевого литого колеса примерно на 8-10% ниже, чем штампованного колеса из алюминиевого сплава), возможностью пропуска литейных дефектов. Эти особенности предопределили создание национальных и международных стандартов на проведение сертификационных испытаний колес из алюминиевых сплавов на осевой и косой удары, предназначенных для оценки качества колес.

Однако сертификационные испытания являются заключительным этапом создания колеса и достаточно дорогостоящими для повторения в случае получения отрицательных результатов. В то же время, для прочностной оценки колеса на стадии его разработки (до изготовления дорогостоящих литейных форм) необходимо получить представление о поведении конструкции колеса не только при статическом (квазистатическом) нагружении, но и при ударе. Очевидно, что такую оценку целесообразно делать для типовых условий стендовых сертификационных испытаний на удар. Следует отметить, что при ударе приложение нагрузки также отличается от принятого при расчете на статическую прочность при качении колеса.

Приложение статической нагрузки, соответствующей по направлению и величине ударяющей массе, если создана (ЗЭ) КЗ-модель, не составляет труда. Полученное НДС будет являться результатом статического расчета при приложении к колесу нагрузки, соответствующей ударяющей массе по величине и направлению. Далее, представляется возможным оценить приближенно НДС в колесе и при ударе, если известен коэффициент динамичности. До настоящего времени такие исследования не проводились.

В связи с этим актуальным является проведение стендовых исследований колес на удар в условиях приложения нормативных нагрузок, в результате которых выявляется НДС в колесах при двух основных видах удара (осевого и косого) и установление связи между деформациями в колесе при ударе и деформациями, определенными при статическом приложении ударяющей нагрузки. Соответствующее отношение деформаций с учетом их направления может рассматриваться как условный экспериментальный коэффициент динамичности. Сравнение НДС, определяемого в эксперименте и в результате расчета (с учетом принятой модели МКЭ), при статическом нагружении позволяет проводить верификацию расчетной модели, а также проверить возможность использования статического расчета и коэффициента динамичности для оценки НДС при ударе. Это открывает возможность еще на этапе проектирования для прогнозирования поведения колес при ударе ограничиться, как уже говорилось, только расчетами на статическую нагрузку с учетом коэффициента динамичности и не выполнять сложные и затратные расчеты на удар. Важным представляется также определение характеристик динамического поведения различных конструкций колес из разных сплавов при ударе с точки зрения выявления поглощающей способности материала литого колеса (демпфирования удара), что может оказаться полезным для исследований столкновений автомобиля с препятствием, а также для развития моделей динамического поведения колеса с шиной в расчетах подвески и колебаний автомобиля, в которых обычно учитывается поглощающая способность только шины. Безусловно, что для последующего создания моделей и расчетов динамического поведения колес при ударе необходимы экспериментальные данные по НДС в колесе, которые позволят проводить верификацию расчетных моделей.

Поскольку до настоящего времени исследования НДС литых колес при ударе в условиях ударных стендов не известны, то сама разработка методик экспериментального анализа НДС литых алюминиевых колес при разных вариантах ударного нагружения и, в том числе, изучение влияния шины на результаты испытаний, также представляется актуальной.

Цель настоящей работы: экспериментально-расчетное исследование деформированного состояния и динамического поведения литых алюминиевых автомобильных дисковых колес при ударном нагружении; разработка инженерной методики сравнительного анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) при ударном нагружении конструкций литых автомобильных колес на стадии их проектирования и доводки.

Для достижения цели в работе были поставлены и решены следующие основные задачи:

1) разработка методик для исследования деформированного состояния в литом алюминиевом колесе методом тензометрии при статическом и ударном нагружениях в условиях сертификационных испытаний (на стенде для испытаний на боковой и косой удары);

5) исследование динамического поведения материала конструкции литого колеса при ударе;

Объект исследования. Исследуемым объектом являются литые колеса, изготовленные из высокопрочного алюминиево-кремниевого сплава, типа 71x16Н2 (с пятью крепежными отверстиями и десятью спицами) и типа 51x14 (с четырьмя крепежными отверстиями и шестью спицами), предназначенные для автомобилей среднего класса.

Научная новизна:

3. Впервые проведены исследования особенностей динамического поведения материала конструкции литого алюминиевого колеса при ударе; сделана оценка характеристик затухания и поглощения колебаний в материале колеса; выявлено, что данные характеристики, главным образом, зависят от свойств материала колеса, практически не зависят от его конструкции и могут быть использованы в моделях динамики автомобиля.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы были использованы основные положения теории сопротивления материалов, строительной механики, теории удара, расчетные методы с использованием вычислительного комплекса Вазуз+ (МАДИ) и лицензионного комплекса МКЭ MSC.Nastra.ri, а также методы экспериментальной механики.

Достоверность полученных результатов обеспечена: корректностью постановки задач; обоснованностью использованных теоретических положений и принятых допущений; применением известных и апробированных вычислительных комплексов МКЭ; верификацией расчетов МКЭ на основе сравнения с результатами экспериментов; внедрением колеса типа 71x16 в эксплуатацию и отсутствием его отказов по причине ударного разрушения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Первой Международной Азиатской конференции ШТоММ (Тайвань, октябрь 2010 г.), на ежегодных учебно-методических и научных конференциях ГТУ «МАДИ» (Москва, 2009-2012 г.), на Международной молодежной научной конференции МИКМУС-2011 (Москва, ИМАШ РАН, декабрь 2011 г.), на Международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России» (Москва, МГТУ «МАМИ», март 2012 г.).

Научные положения и результаты, выдвигаемые на защиту:

3. Результаты сравнительного анализа данных, полученных при стендовых испытаниях литых алюминиевых колес при статическом и ударном нагружении, и расчетов колес, проведенных по МКЭ при статическом нагружении.

4. Экспериментальная методика определения коэффициентов динамичности литых автомобильных колес для двух типовых случаев приложения ударной нагрузки - бокового и косого ударов.

5. Обоснование введения единого значения среднего коэффициента динамичности для литых колес из алюминиево-кремниевых сплавов на основе анализа динамического поведения исследуемых колес при ударе и определения характеристик динамического процесса.

6. Инженерная методика определения НДС колеса при ударе, в которой используются результаты статического расчета НДС колеса с помощью МКЭ и полученный средний коэффициент динамичности.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы (128 наименований) и двух приложений. Текст диссертации изложен на 132 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц и 48 иллюстраций.

Заключение диссертации по теме "Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ:

В настоящей диссертационной работе на основании анализа известных работ по исследованиям колес автомобилей, нормативных требований, предъявляемых к стендовым испытаниям колес, анализа нагрузок, действующих на литое алюминиевое колесо в эксплуатации и их разрушений сформулирована и решена новая важная задача расчетно-экспериментального исследования поведения литых алюминиевых дисковых колес при ударе. Впервые разработаны методики исследований ДС литых алюминиевых колес при стендовых сертификационных испытаниях на удар с использованием методов динамической тензометрии для различных видов ударного нагружения, имитирующего эксплуатационные воздействия.

На основе этого выявлен характер динамического поведения колес при ударе и установлено, что существенным является внутреннее трение в литом алюминиевом материале колеса. Оно приводит к быстро затухающему процессу послеударных колебаний и определяет динамические характеристики колеса, которые мало зависят от его конструктивных особенностей. Эти исследования позволили рекомендовать новый подход, позволяющий проводить расчетный сравнительный анализ колес при проектировании и отработке технологии литья и оценивать характер и уровень НДС при ударе расчетным путем, не проводя на этих этапах испытаний на стенде. Предложенная методика инженерной расчетной оценки соответствия для литого алюминиевого колеса требованиям сертификационных испытаний на удар для сравнительного анализа на этапах создания колес основана на введении понятия среднего коэффициента динамичности единого для всех типов и модификациях материала в колесах.

По результатам выполненных исследований можно сформулировать следующие выводы:

2. Результаты экспериментального исследование типовых автомобильных колес из алюминиевых сплавов (на боковой и косой удар), позволили установить среднее значение коэффициента динамичности как отношение динамической и статической деформации .

5. В результате исследования установлено, что динамическое поведение литого колеса при ударе зависит от свойств материала и практически не зависит от конструкции колеса. Полученное среднее значение коэффициента динамичности Кд ср , как отношение величин динамической и статической деформации, в различных точках колеса может быть принято -10 для всех колес из литых алюминиево-кремниевых сплавов.

6. Разработана инженерная методика оценки динамической нагруженности колеса при проектировочных расчетах на ударные нагрузки, приложенные вдоль оси или под углом в 30° к оси вращения колеса, основанная на использовании коэффициента динамичности и данных статического расчета.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Миронова, Виолетта Валерьевна, Москва

1. Автотракторные колеса: Справочник / Под общ. ред. И. В. Балабина. М.: Машиностроение, 1985. 272 с.

2. Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости пространственных тонкостенных подкрепленных конструкций. М.: АСЕ, 2000. 152 с.

3. Алюминиевые сплавы: Металловедение алюминия и его сплавов. Справочник / Под ред. И. Н. Фридляндера. М.: Металлургия, 1983. 279 с.

4. Бабков В.Ф.проектирование автомобильных дорог. М : Транспорт,, 1979,. 407 с.

5. Балабин И. В. Аналитическое определение напряженно-деформированного состояния дисков колес // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2002. № 3. С. 18-20.

6. Балабин И. В. Расчет напряженно-деформированного состояния диска автомобильного колеса// Автомобильная промышленность. 2001. №6. С. 1819.

7. Балабин И. В., Бондарь В. С., Сухомлинов Л. Г. Расчет напряженного состояния ободьев колес автомобилей при осесимметричном нагружении // Труды НАМИ. 1983. С. 24-43.

8. Балабин И. В., Зорин В. В., Борисов Г. Г. Исследование влияния сил, действующих на колесо автомобиля //Автомобильная промышленность. 1975. №2. С. 13-15.

9. Балабин И. В. Формирование нагрузочных режимов и расчет напряженно-деформированного состояния элементов конструкции колес автомобилей общего назначения: Дис. . д-ра. техн. наук. М., 1985. 416 с.

10. Балабин И. В., Чабунин И. С. Аналитическое исследование прочностных свойств колес для бескамерных шин грузовых автомобилей // ААИ. Вып. 9. 2001-2002. С. 132-140.

11. Батрак Н. И. Создание математических моделей для анализа поведения конструкции колеса в условиях испытаний / Вопросы прочности, динамики и проектирования конструкций : Сборник науч. трудов МАДИ. М., 2004. С. 1323.

12. Батрак Н. И., Демьянушко И. В., Никитин С. В. Исследование напряженности и долговечности автомобильных колес // Второе Всесоюзное научно-техническое совещание «Динамика и прочность автомобиля» : Тез.докл. М., 1986. С. 31-32.

13. Батрак Н. И., Вахромеев А. М. Методические особенности испытаний на усталость легковых автомобильных колес // Вопросы строительной механики и надежности конструкций : Сборник науч. трудов МАДИ. М., 2010. С. 5-19.

14. Бахвалов Н. С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы. М.: ЛБЗ, 2003. 600 с.

15. Белов А. И. Создание и исследование стеклопластиковых ободов колес автомобилей высокой проходимости : Дис. . канд-а техн. наук. М., 1974. 206 с.

16. Беляков Г. И. Исследование работы автомобильного колеса: Дис. . канд-а. техн. наук. М., 1975. 226 с.

17. Берлин Б. Н. Определение рациональных параметров ободьев колес автомобилей с особо большой массой перевозимых грузов для обеспеченияпрочности и снижения металлоемкости : Дис. . канд-а техн. наук. М., 1984. 217 с.

18. Автомобильные шины / В. JI. Бидерман, Р. П. Гуслицер, С. П. Захаров, Б. В. Ненахов, И.И. Селезнев, С. М. Цукерберг. М.: Госхимиздат, 1963. 384 c.F

19. Бидерман В. J1. Теория механических колебаний. М.: Высшая школа, 1980. 408 с.

20. Валишвили В. В., Гаврюшин С. С. Решение нелинейной задачи деформации тонких оболочек // Расчеты на прочность : Сб. науч. тр. Вып. 21. М.: Машиностроение, 1980. С. 237-242.

21. Власов В. В., Власова И. В. Круглая пластина, подкрепленная по контуру упругим кольцом, нагруженная сосредоточенными силами и моментами // Расчеты на прочность : Сб. науч. тр. Вып. 19. М.: Машиностроение, 1978. С. 60-79.

22. Вахромеев А. М. Отечественная практика сертификации автомобильных колес // ААИ. Вып.5. 2007. С. 44-46.

23. ГОСТ Р 52390-2005. Транспортные средства. Колеса дисковые. Технические требования и методы испытаний. .М.: Госстандарт, 2007. 30 с

24. ГОСТ 17697-72. Автомобили. Качение колеса. Термины и определения. М.: Госстандарт, 1977. 24 с.

25. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и определения. М.: Госстандарт, 1989. 27 с.

26. Демьянушко И. В. Литые алюминиевые колеса для легковых автомобилей: проектирование, изготовление, дизайн // Автомобильная промышленность. 2002. №9.

27. Демьянушко И. В. Информационные технологии и создание автомобильных конструкций // Автомобильная промышленность. 2003. № 9. С.3-5.

28. Демьянушко И. В. Моделирование процесса ударного нагружения колес автомобиля. М.: МАДИ, 1996. С.28-37.

29. Демьянушко И. В. От эскиза до металла // Автомобильная промышленность. 1997. № 7. С.9-10.

30. Демьянушко И. В., Есеновский-Лашков Ю. К., Вахромеев А. М. Литые алюминиевые колеса для легковых автомобилей: проектирование, изготовление, контроль качества // Автомобильная промышленность. 2002. №9. С.29-31.

31. Демьянушко И. В., Немтинов М. Д. Технические требования и особенности конструкции автомобильных колес из легких сплавов // Строительная механика и теория надёжности конструкций. М.: МАДИ, 2008.

32. Демьянушко И. В., Миронова В. В., Логинов Е. М. Исследование напряженно-деформированного состояния литых автомобильных колес при ударных нагрузках // Машиностроение и инженерное образование / МГИУ. 2012. №1 (30). С.42-49.

33. Конструктивно-технологическое обеспечение надежности колес рельсовых экипажей : Сб. науч. тр. СПб.: ПТУ путей сообщения, 1997. С.76 - 80.

34. Статика и динамика тонкостенных оболочечных конструкций / А. В. Кармишин, В. А. Лясковец, В. И. Мяченков, А. Н. Фролов. М.: Машиностроение, 1975. 376 с.

35. Карташов Н. С. Прочность и долговечность дисков колес из перспективных материалов современных легковых автомобилей и мотоциклов : Дис. . на соискание ученой степени к.г.н. М., 2004.

36. Карташов П. С., Фомичев Ю. И. Экспериментально-теоретическое исследование напряженного состояния и долговечности колеса легкового автомобиля // Колесные и гусеничные машины : Межвузовский сб. науч. трудов. М.: МГТУ «МАМИ», 2004. С.28-40.

37. Новая модель сглаживающей способности шин. Расчет колебаний автомобиля / С. К. Карцов, А. Е. Плетнев, А. Г. Раввин, С. П. Рыков, IT. Н. Яценко // Автомобильная промышленность. 1992. N 11. С. 18-21.

38. Кнороз В. И. Автомобильные колеса. М.: НИИНавтопром, 1972. 84 с.

39. Кнороз В. И., Кленников Е. В. Шины и колеса. М.: Машиностроение, 1975. 184 с.

40. Когаев В. П., Махутов Н. А., Гусенков А. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. М.: Машиностроение, 1985. 223 с.

41. Конструкция автомобиля. Шасси / Н. В. Гусаков, И. Н. Зверев, A. J1. Карунин, П. А. Мерзликин, А. Г. и др. Под общ. ред. Карунина А. Л. М.: МАМИ, 2000. 528 с.

42. Корпев М. В., Батурин А. И. Оценка НДС двухкомпонентного алюминиевого колеса // Технол. легк. сплавов. 2000. №3. С.31-36.

43. Колесников К.С. Автоколебания управляемых колес автомобиля. М.: ГИТТЛ, 1955. 239 с.

44. Крылов О. В. Метод конечных элементов и его применение в инженерных расчетах : Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 2002. 104 с.

45. Литвинов А. С. Управляемость и устойчивость автомобиля. М.: Машиностроение, 1971. 416 с.

46. Лисин А.Н.Разработка методологии оценивания харктеристик сопротивления усталости и живучести колес транспортных средств: Дис. . к-та. техн. наук. М., 2012. 146с.

47. Лукин П. П., Гаспарянц Г. А., Родионов В. Ф. Конструирование и расчет автомобиля. М.: Машиностроение, 1984. 378 с.

48. Львовский Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул. М.: Высш. школа, 1982. 224 с.

49. Марк Д. А., Мак-Гоуен К. 8АЭТ Методология структурного анализа и проектирования. М.: Метатехнология, 1993.

50. Миронова В. В. Компьютерное моделирование ударного нагружения колес / ЮФУ // Технические науки / ТТИ. ЮФУ. Таганрог, 2010. №12. С. 153159.

51. Расчет машиностроительных конструкций методом конечных элементов / В. И. Мяченков, В. П. Мальцев, В. П. Майборода и др.; Под общ.ред. В. И.Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989. 520 с.

52. Мяченков В. И., Григорьев И. В. Расчет составных оболочечных конструкций на ЭВМ : Справочник. М.: Машиностроение, 1981. 216 с.

53. Немтинов М.Д ., Глинка А. А. Развитие конструкций автомобильных колес // Автомобильная промышленность. 1983. №8. С. 12-14.

54. Нигин А. А., Пушкарев В. К. К расчету дисков сложной конфигурации методом конечных элементов // Расчеты на прочность : Сб. науч. тр. Вып.21. М.: Машиностроение, 1980. С. 15-19.

55. Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1991. 304 с.

56. Новожилов В. В. Теория тонких оболочек. Л.: Судостроение, 1962. 324 с.

57. Новожилов В. В., Черных К. Ф., Михайловский Е. И. Линейная теория тонких оболочек. Л.: Политехника, 1991. 656 с.

58. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. 336 с.

59. Норри Д., Фриз Ж Введение в метод конечных элементов. М: Мир., 1981.

60. Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем. М:Физматгиз, 1960, 193 с

61. Расчеты на прочность в машиностроении : Том II / С. Д. Пономарев, В. Л. Бидерман, К. К. Лихарев и др. М.: Машгиз, 1958. 974 с.

62. Прочность, устойчивость, колебания : Справочник. В 3 т. Т. 1 / Под общ. ред. И. А. Биргера, Я. Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1968. 832с.

63. Певзнер Я. М. Теория устойчивости автомобиля. М.: Машгиз, 1947. 156с.

64. Пугачев В. С. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Наука, 1979. 496 с.

65. Путин В. А., Зубарев Н. А. Исследование прочности ободьев колес для крупногабаритных шин // Автомобильная промышленность. 1967. №7. С.22-24.

66. Раймпель И. Шасси автомобиля. Амортизаторы, шины и колеса. М.: Машиностроение, 1986. 317 с.

67. Русанов О. А. Программная система методов конечных и граничных элементов оценки прочности конструкций // Математика, механика, экология : Сб. науч. трудов. Вып.1. М.: МГУИЭ, 2002. С.193-200.

68. Савельев Г. В. Автомобильные колеса. М.: Машиностроение, 1983. 151с.

69. Самарский А. А., Гулин А. В. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989. 432 с.

70. Сегерлинд Л.Применение метода конечных элементов.М: Мир, 1979. 392с.

71. Смирнов Г. А. Теория движения колесных машин. М.: Машиностроение, 1981. 271 с.

72. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем: Учеб. для вузов. М.: Высш. школа, 2005. 343 с.

73. Сорокин М. Г. Концепция развития автомобильной промышленности России // Автомобильная промышленность. 2002. №7. С.1-5.

74. Спицнадель В. Н. Основы системного анализа: Учеб. пособие. СПб.: Бизнесс-пресса, 2000. 326 с.

75. Тимошенко С. П. Пластинки и оболочки. М.-Д.: Гостехиздаг, 1948. 460 с.

76. Туричин А. М. Электрические измерения неэлектрических величин. Д.: Госэнергоиздат, 1959. 686 с.

77. Тычина К. А. Разработка численной методики расчета и проектирования металлоэластичных колес : Автореф. . канд. техн. наук. М., 2002. 16 с.

78. Управление исследованиями, разработками и инновационными проектами / Под ред. С. В. Валдайцева. СПб.: СПбГУ, 1995. 208 с.

79. Успенский И. П., Шуртыгин К. И. О нагрузках на обод автомобильного колеса // Автомобильная промышленность. 1964. №11. С.31-33.

80. Фалькевич Б. С. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1963. 239 с.

81. Чабунин И. С. Перспективная конструкция обода для бескамерных шин грузовых автомобилей и автобусов // ААИ. 2003. №9. С. 1617.

82. Чудаков Е. А. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1950. 344 с.

83. Шапошников П. Н., Юдин В. В., Шварцман Л. М. Расчет регулярных конструкций с использованием метода последовательного удвоения суперэлемента // Расчеты на прочность : Сб. науч. тр. Вып.25. М.: Машиностроение, 1984. С.259-285.

84. Шимкович Д. Г. Ретар& Ыаз^ап. Инженерный анализ методом конечных элементов. М.: ДМК Пресс, 2008.

85. Яковлев С. А. Комплексный компьютерный учебник «Имитационное моделирование систем» // Тез. докл. Междунар. конф. «Современные технологии обучения». СПб., 1995.

86. Arldt Н. Festignetsprobleme an Felgen und Fahrzeugradern // ATZ. 1959. №4. C. 103-107.

87. AS 1638 1991 (Australian Standard) Motor Vehicles - Light alloy road wheel.

88. Casella, E. Growth of Interest in Light Alloys // Riv. Mecc. Oggi. 2002. No. 13, Vol.57, p.156-158.

89. De Gelas, B. Recycling of Aluminum in the Automobile Chain in Europe // Fonderie Fondeur Aujourd'hui. Nov. 2002. No. 219. p.30-35.

90. Demiyanushko I., MironovaV. Analysis of Dynamic Impact Effects for Light Alloy Car Wheels // Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2010. Vol.23, №3. P. 53-55

91. Fosberry R.A.C. Investigation of Stresses in public service vehicle tire wheels// The Institution of Mechanical Engineers, Automobile division Proceedings (London), pt. 3. 1952-1953. C.91-100.

92. Fischer, G., Grubisic, V. Cast Aluminum Wheels And Buses Testing and Evaluation .

93. SAE Technical Paper Series 841705, 1985 6.1051-6.1062.

94. Haberbusch, M. Problems of Lightweighting of Automotive Vehicles in a Competing Context in Terms of the Product, Benefit, and Technology, (PSA Peugeot Citroen) // Ing. Automob. Oct. 2002. No. 756. p. 71-73.

95. Bathe, K. J. Finite Element Procedures/ Prentice Hall International Editions. 1996. pp. 19-61.

96. Morita Yoshiyasu, Ishihara Korchiro, Kawashima Hisakazu, Kamatsu Hideo. Finite element stress analysis of automotive wheels // SumitomoMetals. 1987. №3. C.245-263.

97. Ishihara Korchiro, Kawashima Hisakazu. Research of fatigue strength of wheels //Transaction Japan Society of Mechanical Engineers. 1989. №513. C.1254-1258.

98. Konishi Haruyuki, Fujiwara Akidumi, Katsura Toshiro, Nakata Mamory. Evaluation of impact resistance of aluminum wheels//Kome Steel Report. 1997. №2. C.25-28.

99. Raju P.R., B. Satyanarayana, K. Ramji, K.Suresh Babu. Engineering Failure Analysis. 2007. 14. pp. 791-800.

100. Pacific Grove, CA 93950 USA. 2002. pp. 307-320.

101. Piotrowski J. Contact loading of a high rail in curves. Physical simulations to investigate shelling // Vehicle system dynamics. 1988. 17. pp. 57-79.

102. Ridha R.A. Finite element stress analysis of automotive wheels // SAE Preprint. 760085. 1976. C.l-8.

103. Wang Y.Q., Gnadler R., Schieschke R. Vertical Load-deflection behaviour of a pneumatic tire subjected to slip and camber angles // Vehicle system dynamics. 1996. 25. p.137-146.

104. Yutao, Z. "Aluminum alloy rim manufacturing technology", China Machine Press, Beijing, 2004

105. Xiaofeng, W., Zhao, L., Xiaoge, Z. (2007). Finite element analysis of a rim based on the rim dynamic cornering fatigue test. Tractor & Farm Transporter, vol. 34, no. l,p. 45-47.

106. Zhanchun, Y., Shengming, C., Guifan, Z. "Prediction of automobile rim fatigue life with improved smith equation Journal of Harbin Institute of Technology, vol. 32, no. 6, pp. 100-102.,2000

107. C .L.Chang, S.H. Yang Finite element simulation of wheel impact test, Journal jf Fchievements in Materials and MANUFACTURING Engineering, v.28, issue 2, June 2008, p 167

108. Zhao Zhen-wei, Wang Buo and ate. Improving the design of wheels with finite element analisys // Mac It Des. And Manuf. 2000. №5. C.27-28.

109. DIN 70020 (part 5)-1998 Regulations authorizing the use of vehicles for road traffic.

110. ISO 7141-2005 Passenger vehicles Light alloy wheels - Impact test - Third Edition.

111. JASO C 608-75 Chassis and Brake (Passenger car wheels impact test procedure).

112. JSA JISD 4103-1998.07.20(R 2008) Automobile parts Disc wheels -Performance requirements and marking.

113. SAE J2315-2002 Regulations authorizing the use of vehicles for road traffic.

114. SAE J175-1996 English Wheels Impact Test Procedures - Road V (Society of Automobile Engineers vehicle.