автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Разработка крупногабаритных колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика

На правах рукописи 004698383

Карташов Александр Борисович

РАЗРАБОТКА КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОЛЕСНЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СТЕКЛОПЛАСТИКА

Специальность 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 СЕН 2010

Москва-2010

004608388

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана.

Научный руководитель: доктор технических наук Даштиев И. 3. Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Балабин И. В. доктор технических наук, профессор Белкин А. Е.

Ведущая организация:

ОАО «ЦНИИСМ» (Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения)

Защита диссертации состоится "11" октября 2010 г. в 1430 на заседании диссертационного совета Д 212.141.07 в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, 2-ая Бауманская ул., д. 5.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана.

Автореферат разослан ШтлЗр* 20iP

г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проведенный анализ современных транспортных средств показал, что в настоящее время наиболее рациональное направление решения задач перевозок тяжеловесных крупногабаритных и неделимых грузов на местности, когда нецелесообразно строить дороги, - это создание специальных транспортных средств с крупногабаритными колесами с целью увеличения проходимости.

Среди конструкций крупногабаритных колесных можно выделить: крупногабаритные шины низкого давления типа сверхбаллон, металлоупру-гие колеса большого диаметра и безвоздушные колесные движители из композиционных материалов.

Шины-сверхбаллоны имеют тонкослойный каркас с неглубоким эластичным протектором. Наружный диаметр достигает 3 м и более, внутреннее давление составляет от 0,02 МПа до 0,17 МПа. Увеличение наружного диаметра колесного движителя наряду с повышением проходимости в этих конструкциях приводит к значительному возрастанию массы и момента инерции колеса, а также к сложности и трудоемкости монтажа и демонтажа.

Идея создания крупногабаритных металлоупругих колес периодически' возникала, обсуждалась, но так и не была реализована в силу целого ряда причин, главной из которых является отсутствие эффективных алгоритмов расчета и проектирования этих оригинальных конструкций. Применение крупногабаритного стального обода повлечет за собой неминуемое увеличение массовых показателей, а обеспечение демпфирующих свойств такого колеса будет непростой задачей.

Перспективные исследования направлены на создание безвоздушных колесных движителей из композиционных материалов. Основное преимущества таких движителей — это меньшая масса колеса по сравнению с аналогичными конструкциями, большая надежность вследствие отсутствия герметичной газовой оболочки и потенциальная возможность уменьшить сопротивление качению за счет уменьшения внутренних потерь и, в тоже время, возможность обеспечения необходимого уровня демпфирования колебаний (см. рис. 1).

Применение безвоздушных упругих колес большого диаметра (до 4,5 м) из композиционных материалов на основе стеклопластика позволит создать колесные движители, которые при той же грузоподъемности, что и аналоги, обладают меньшей массой, имеют меньшее сопротивление качению и более просты в эксплуатации.

В этой связи, разработка метода проектирования колесных движителей из композиционных материалов, который позволит оценить кинематические, силовые и энергетические характеристики движителя, как в статических режимах, так и при движении, представляется актуальной задачей.

Решение этой задачи обеспечит возможность эффективного проектирования транспортных систем с колесным движителем из полимерных композиционных материалов для выполнения транспортировок крупногабаритных неделимых грузов на местности в условиях бездорожья.

Рис. ]. Современные безвоздушные колесные движители

Цель работы. Совершенствование крупногабаритных колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика путем оптимизации конструктивных параметров.

Для достижения цели в диссертации обоснованы и решены следующие задачи:

1) разработана математическая модель движения колеса из композиционных материалов на основе стеклопластика по твердому опорному основанию;

2) проведены экспериментальные исследования с целью определения адекватности и точности математической модели;

3) разработан метод определения конструктивных параметров колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика;

4) проведена оптимизация конструктивных параметров крупногабаритного колесного движителя заданной грузоподъемности из композиционных материалов на основе стеклопластика.

Методы исследований. Исследования проводились с помощью метода конечных элементов (МКЭ) и методов оптимизации. Эксперименты выполнены на стенде «Грунтовой канал» кафедры «Колесные машины» МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Научная новизна, основные положения которой выносятся на защиту, заключается:

- в разработке математической модели колеса из композиционного материала на основе стеклопластика, которая позволяет оценить кинематические, силовые и энергетические характеристики движителя, как в статических режимах, так и при движении по твердой опорной поверхности, достаточная точность математической модели движения колеса подтверждена экспериментально. Особенностью модели является то, что моделирование осуществляется решением контактной задачи, с учетом структурных особенностей материала и гистерезисных потерь в ободе колеса.

- в разработке метода проектирования крупногабаритных колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика, отличающегося наличием цикла оптимизации основных конструктивных параметров, направленной на минимизацию давления на опорное основание при заданном уровне допускаемых напряжений.

Практическая ценность. На основе результатов выполненных исследований для практического использования создан комплекс программ для ЭВМ, предназначенный для расчета крупногабаритных колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика. Комплекс позволяет оценить кинематические, силовые и энергетические характеристики движителя, как в статических режимах, так и при движении, включает оптимизацию основных конструктивных параметров с целью минимизации давления на опорное основание, оценки сопротивления движению (гистерезисных потерь) при заданном уровне допустимых напряжений в стеклопласти-ковом ободе.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в ОАО «ЦНИИСМ» (Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения), которое является ведущим предприятием России в области проектирования и производства конструкций из современных полимерных композитных материалов для ракетно-космической техники, транспортного, энергетического, нефтехимического машиностроения и других отраслей промышленности, и используется в учебном процессе при подготовке инженеров на кафедре СМ-10 «Колесные машины» МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы заслушивались и обсуждались:

- на научно-технических семинарах кафедры СМ-10 колесных машин МГТУ им. Н. Э. Баумана 2007...2010 гг. (Москва);

- на международном научном симпозиуме «Автотракторостроение-2009», (Москва, 2009);

- на всероссийской научно-технической конференции, посвященной 100-летию начала подготовки инженеров автомобильной специальности в МГТУ им. Н. Э. Баумана (Москва, 2009);

- на всероссийской молодежной научно-технической конференции «Авто-НН-2009» НГТУ им. Р. Е. Алексеева (Нижний Новгород, 2009).

Публикация. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих результатов и выводов, списка литературы. Работа изложена на 149 листах машинописного текста, содержит 61 рисунок, 14 таблиц. Библиография работы содержит 137 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования: разработка метода проектирования крупногабаритных колесных движителей на основе стеклопластика, который позволит оценить кинематические, силовые и энергетические характеристики движителя, как в статических режимах, так и при движении; приведено краткое содержание выполненных исследований, сформулирована цель работы и отражены основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе диссертации анализируются общие проблемы и способы повышения проходимости, проводится анализ современных вездеходных транспортных средств (ВТС). Особое внимание уделяется транспортным средствам на воздушной подушке, гусеничным и колесным ВТС, включая вездеходы на резинометаллических и пневмогусеницах.

Приведены примеры конструктивных решений крупногабаритных колесных движителей и принципиальная схема колесного движителя из композиционных материалов на основе стеклопластика.

Для достижения поставленной цели в диссертации были проанализированы и изучены работы, которые можно разделить на 2 группы:

1) работы, посвященные исследование гибких тонкостенных элементов, механики и методам расчета свойств композиционных материалов: В. В. Васильева, В. JI. Бидермана, Б. Е. Победря, А. А. Ильюшина, Н. А. Малини-на, Дж. Мейза, А. Нашифа, Ю. Н. Роботнова, Н. А. Алфутова, С. П. Тимошенко, К. Бицено, А. С. Вольмира, Т. Кармана, А. Н. Крылова, К. Маргерра, О. Зенкевича, B.C. Цыбина, Б. А. Афанасьева, И. 3. Даштиева и др;

2) работы, посвященные исследованию свойств деформируемого колеса и его движению по твердой и деформируемой опорной поверхности: Е. А. Чудакова, В. И. Кнороза, В. А. Петрушова, Я. С. Певзнера, М. В. Келдыша, Н. А. Фуфаева, B.C. Гоздека, К. А. Тычина, А. Е. Белкина, О. А. Одинцова, Б. Л. Бухина, О. Н. Мухина, Е. Фиала, Я. С. Агейкина, В. В. Ларина, А. А. Хачатурова, Н. Ф. Бочарова, И. В. Балабина, В. Н. Наумова, С. Д. Попова, Ю. Л. Рождественского, К. Ю. Машкова, М. П. Чистова, Ю. В. Пирков-ского, С. Б. Шухмана и др.

В целом изучены труды научных школ МВТУ, НАМИ, НАТИ, МАДИ, МАМИ, Академии БТВ, 21НИИИ МО РФ.

Рассмотрены современные подходы описания анизотропии механических свойств ориентированного композиционного материал. Проведен анализ численных методов моделирования движения одиночного колеса.

Установлено, что наибольшие радиальные деформации колесный движитель из композиционных материалов на основе стеклопластика (или упругое стеклопластиковое колесо - УСК), нагруженный вертикальной силой, испытывает при движении по твердой опорной поверхности. Напряженно-деформированное состояние стеклопластикового обода в таких условиях характеризуется максимальными возможными при эксплуатации движителя эквивалентными напряжениями. В этой связи, с целью обеспечения необходимой прочности моделирование движение колеса целесообразно проводить на твердой опорной поверхности. Максимальные допустимые эквивалентные напряжения при этом определяются способностью стеклопластика сопротивляться циклическим нагрузкам.

В заключение главы были вынесены основные задачи, решение которых необходимо для достижения цели работы - совершенствования крупногабаритных колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика путем оптимизации конструктивных параметров.

Во второй главе представлена расчетная схема движения одиночного УСК, рассмотрены параметры характеризующие процесс качения одиночного колесного движителя. Описана математическая конечно-элементная модель движения УСК, общий вид которой показан на рисунке 2.

Рис. 2. Общий вид конечно-элементной модели УСК

Для крупногабаритного УСК, изготовленного по методу «намотки» принята модель ортотропного материала, обладающая симметрией относительно трех взаимно перпендикулярных плоскостей. Упругие свойства орто-тропной среды описываются девятью независимыми постоянными.

Упругие постоянные и пределы прочности композита с типовой структурой определяются при соответствующих испытаниях однонаправленных плоских, кольцевых или трубчатых образцов, изготовленных тем же технологическим методом, что и рассматриваемая конструкция.

Предлагаемый материал стеклопластикового обода представляет собой совокупность однонаправленных слоев с различной ориентацией волокон. В слоистых композитах слою с углом армирования +<р (см. рис. 3), соответствует такой же слой с углом армирования -(р. Такие два слоя естественно считать при расчете как один симметрично армированный слой (см. рис. 3).

Рис. 3. Симметрично армированный слой

Усредняя напряжения для пары слоев (о", +о"г); сгу =—(а* +<т~);

г^ = —(г^.+г^,)), в соответствии с рисунком 4, закон Гука для слоистого ком-

позита, можно записать в следующем виде:

<т,

Е.

£у £ ^"у а ' Уху

(1)

где % = 4, -41-; Еу = А22 о, = А1г; ^ = 4г.;

22 А\\ АП

1-Л2<«21

Д, =£,со8',(р) + £25т4(0>) + 2(£1/<21 + 20,2)5т2(р)соз2(р);

А12 = А21 = £,//21 + [£, + Е2 +20,2)]$Ш2((3)СО52(?');

Ап = Ех$т\^>) + Е1юъ4(<р) + 2{Е^11 + 2С712)5т2((р)со52(^);

А„ =(£, +£2-2£,//2|)8т2(р)со52(|р) + 0,2соз2(2|р);

Е2 - модули упругости в направлениях /, 2 соответственно;

О¡2 - модуль сдвига в плоскости слоя;

Ех, Еу и Сху - средние модули упругости и модуль сдвига системы двух симметрично армированных слоев в осяхх, у,

¡-112, Ц2ь Мух, Цху - коэффициенты Пуассона в соответствующих осях;

Таким образом, ортотропия механических свойств стеклопластикового обода оказывает значительное влияние на форму УСК под действием вертикальной нагрузки, определяя, тем самым, длину пятна контакта.

Кроме того для стеклопластиков характерно гистерезисное демпфирование. Неорганические оксиды, из которых состоит стекло, образуют различного вида пластичные структуры в зависимости от добавляемых в стекло элементов. В результате процессов релаксации, протекающих в пластических структурах, происходит рассеивание механической энергии.

Гистерезисные потери зависит от модуля сдвига в слое материала, т.е. в общем случае различны в разных направлениях. Такую особенность стеклопластика невозможно учесть, используя простую изотропную модель материала.

Для описания вязкоупругих свойств композитов создано большое количество аналого-механические моделей, связывающих между собой напряжения и деформации, достаточно простых: Гука. Ньютона, Максвелла, Фойг-та, Кельвина и Зенера, так и более сложных с применением производных дробного порядка. Реализация этих моделей (см. рис. 4) возможно в современных программных комплексах анализа механики деформируемого твердого тела.

Ф

а) б) в) , г) д)

Рис. 4. Аналого-механические модели: а - Гука; б - Ньютона; в - Максвелла; г - Фойгта; д - Кельвина; е ~ Зенера; ж - обобщенная модель

После проведения ряда расчетных экспериментов с различными анало-го-механическими моделями и сравнения с рядом литературных экспериментальных данных, была принята модель гистерезисного трения, в которой внутренние потери в материале моделируются введением дополнительных

упругопластических напряжений Ц/. Эти напряжения девиаторные, их значение определяется дополнительным модулем сдвига композиционного материала в слое (/</ и некоторым пределом по эквивалентным напряжениям сгг. В элементарном виде для одноосного напряженного состояния определяющие соотношения для вычисления упругопластических напряжений можно записать в виде:

где - дополнительные упругопластические напряжения соответст-

венно на п и на п+1 шаге;

Ае- приращение деформации;

<%•-эквивалентные напряжения по Мизесу.

Такая модель отличается от модели Зенера заменой диссипативного элемента с вязким трением на сухое (см. рис. 5).

Рис. 5. Схема аналого-механической модели гистерезисного трения для обеспечения гистерезисного демпфирования в слое стеклопластикового обода

Необходимо отметить, что соотношение (2) определяют «элементарную» связь между напряжениями и деформациями при одноосном напряженном состоянии. При сложном напряженно-деформированном состоянии это соотношение несколько усложняется и записывается для каждого объемного конечного элемента (элементарного объема) модели движения УСК. В итоге интегральная характеристика внутренних потерь в конструкции иметь более сложный характер, не поддающийся аналитическому описанию.

Для определения значений параметров, входящих в выражение (2) Ои и оу в работе проводится дополнительное экспериментальное исследование с образцом материала, применяемым для изготовления обода УСК.

Контактная задача взаимодействия обода УСК с твердым основанием решается с использованием расчетного модуля программного комплекса ЬЭ-Оупа, применяется контакт типа поверхность-поверхность, в основе которого лежит метод штрафных функций.

При задании трения в контакте, характеристика коэффициента трения ¡л для каждой точки, вошедшей в контакт, в зависимости от скорости скольжения Ку определяется следующим выражением:

(2)

где - коэффициент трения покоя;

¡Л!) - коэффициент трения скольжения;

Ос ~ экспоненциальный коэффициент затухания.

Для определения входящих в уравнение (3) параметров достаточно иметь три пары экспериментальных значений коэффициента трения при соответствующей скорости скольжения.

Эпюры распределения напряжений по пятну контакта, полученные в результате математического моделирования для ведомого, свободного и ведущего режима качения УСК показаны на рисунке 6.

ч 1 /

я. 1

а ш с

Ь

а)

б)

/К ' 4 ц

Лх т

Ъ 1 с

а

/ I \

*)

Рис. 6. Эпюра распределения напряжений по пятну контакта при движении УСК: а - ведомый режим; б - свободный режим; в - ведущий режим

Характеристики режимов качения УСК полностью согласуется с современными положениями теории движения колесных машин.

Таким образом, разработанная математическая модель движения колесного движителя из композиционного материала на основе стеклопластика позволяет:

1) учесть структурные особенности направленного композиционного материала, влияющие на форму деформированного обода и размеры пятна контакта;

2) оценить энергетические потери в стеклопластиковом ободе, возникающие при движении колеса;

3) получить распределение напряжений в пятне контакта;

4) определить значение и направление реакций в пятне контакта в любой момент времени;

5) получить распределение эквивалентных напряжений в стеклопластиковом ободе для оценки его прочности.

Адекватность и точность такой математической модели была подтверждена экспериментально.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований. Объект исследования: колесный движитель с ободом, выполненным из стеклопластика на основе жгута РБН со связующим ЭДТ-10, с внешним диаметром равным 340 мм, шириной 100 мм и толщиной 3 мм. Обод изготовлен методом спиральной намотки под углом 12,5 градусов к плоскости основания цилиндра, (см. рис. 7).

т. ,

¿ЯР- ........'4*9.

«Р _______

т Ш

д

ШГ 7

ЙЯК-.

ТИИ1ИЯ

б)

Рис. 7. Экспериментальный УСК: а - общий вид; б - стеклопластиковый обод; в - укладка стеклопластиковых волокон под углом 12,5°

Характеристики однонаправленного слоя материала предоставлены ОАО «ЦНИИСМ».

Эксперимент по определению кинематических, силовых и энергетических характеристик УСК проводился на стенде для исследования физических моделей и малоразмерных колесных движителей, разработанного на кафедре колесные машины" МГТУ им. Н. Э. Баумана. Схема стенда представлена на рис. 8.

Рис. 9. УСК под нагрузкой 992 Н

Рис. 8. Схема стенда для исследования характеристик качения колеса

Для регистрации продольного усилия использовался Б-образный тензо-датчик производства компании Л^эИау Тес1еа-Нип1:1е1£Н с комбинированной погрешность измерения ±0,05%, аналого-цифровой преобразователь сигнала 2е1>210 с частотой дискретизации до 400 кГц, усилитель Zet-411 и портативная ЭВМ. Для регистрации и обработки сигналов использовалось программное обеспечение «¿ЕТЬаЬ», входящее в комплект поставки модуля 7еь210. Изменение динамического радиуса качения УСК фиксировалось видео камерой, закрепленной на раме динамометрической тележки.

В результате экспериментальных исследований получено:

1) зависимость изменения коэффициента сопротивления качению от вертикальной нагрузки;

2) зависимость радиуса качения и динамического радиуса от вертикальной нагрузки;

3) зависимость изменения прогиба колеса от вертикальной нагрузки.

В заключение исследования проведена оценка относительной случайной погрешности эксперимента, которая не превышает 12 %.

Фотографии экспериментального УСК нагруженного нормальной силой 992Н представлены на рисунке 9.

График изменения коэффициента сопротивления качению УСК в зависимости от вертикальной нагрузки в сравнение с коэффициентом сопротивления качению пневматической диагональной шины аналогичного размера модели В-25 от спортивного карта представлен на рисунке 10. 2

I 0,030 3

3 0,024 3

| 0,018

о о.

о 0,012 о

х

к 0.006 я

"? 0 24 48 72 96 120 11ормальная нагрузка, да! I Рис. 10. Зависимость изменения коэффициента сопротивления качению от нормальной нагрузки: а -УСК; б -колесо с пневматической шиной аналогичного размера

После анализа представленной информации, делаются следующие выводы:

1) разработанная математическая модель позволяет оценить кинематические, силовые и энергетические характеристики колесного движителя из композиционного материала на стадии проектирования;

2) сопротивление качению УСК практически в 2 раза меньше сопротивления качению колеса с пневматической шиной и слабо зависит от вертикальной нагрузки, что свидетельствует о высокой эффективности применения УСК для транспортных систем.

В четвертой главе сформулирован метод создания крупногабаритных колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика. В представленном методе можно выделить следующие основные этапы проектирования УСК:

1) анализ исходных данных и определение габаритных размеров обода, ограниченных эксплуатационными условиями;

2) выбор композиционного материала и метода изготовления УСК;

3) выбор модели анизотропного материала (ортотропного или анизотропного);

4) создание конечно-элементной модели образца материала с целью уточнения упругих и демпфирующих характеристик;

5) задание прямых и функциональных ограничений конструктивных параметров УСК;

6) проведение оптимизационного цикла определения основных конструктивных параметров УСК с целью минимизации давления на твердое опорное основание;

8) проведения расчетов с целью определения сопротивления качению полученной «оптимальной» конструкции УСК на твердой опорной поверхности;

9) проведение спектрального анализа;

10) проведение расчетов на живучесть конструкции, путем оценки работоспособности УСК при удалении группы спиц.

11) создание опытного образца и проведение натурных испытаний.

Пятая глава диссертационной работы посвящена рассмотрению полного цикла определения конструктивных параметров УСК в соответствии разработанным методом, с более подробным описанием оптимизационных исследований.

В качестве примера выбрано транспортное средство на базе автомобиля «УРАЛ» для перевозки крупногабаритных труб (см. рис. 11), из конструктивных особенностей которого определяются следующие параметры движителя, работающего в ведомом режиме:

- наружный диаметр недеформированного обода определяется требованиями транспортировки УСК и составляет 4,5 м (в соответствии требованиями железнодорожного габарита 02-ВМ по ГОСТ 9238-83);

- ширина обода УСК определяется шириной транспортного средства для прохождения по мостам и составляет 1 м.

Вертикальная нагрузка на колесо в статическом состоянии не превышает 78480 Н (8000 кгс) и определяется полной массой трубы (22 т) в составе транспортного средства.

Выбор допускаемых напряжений при циклическом нагружении определяется характеристиками сопротивления многоцикловой усталости композита. Принимаются следующие допускаемые значения напряжений изгиба [сг]= 400 МПа при 106 циклов нагружения по данным ЦНИСМ. Полагая, что поло-

ра

I

Рис. 11. Автопоезда — «Трубовоз»

вина ресурса УСК находится под действием принятой нагрузки, назначенный ресурс УСК составит 28 тыс. км.

Оптимизационные исследования проводятся с помощью метода полиномиальной аппроксимации. В качестве целевой функции выбрано среднее давление в пятне контакта обода УСК с твердым опорным основанием. В качестве управляемых (варьируемых) конструктивные параметры УСК приняты: 5 - толщина обода УСК, пс„ - число спиц УСК и кс- жесткость спиц УСК.

В результате проведенного цикла определения конструктивных параметров УСК получено (см. рис. 12):

- толщина стеклопластикового обода 5-17 мм;

- количество упругих спиц псп=21;

- жесткость упругих спиц кс„= 14763 Н/м;

- вертикальные перемещения оси УСК при полной нагрузке {/¿=427 мм;

- максимальные эквивалентные напряжения в ободе ¿г,кв=163 МПа.

Среднее нормальное давление в пятне контакта составило

/Л7,=0,049 МПа.

Полная масса колеса со стальной ступицей составила тУСк=920 кг.

По результатам проведения спектрального анализа собственная частота вертикальных колебаний оси УСК составила 0,8 Гц при полной нагрузке.

Исследование живучести показало, что наиболее худший случай потери работоспособности конструкции - это выход из строя двух и более последовательных рядов спиц. Расчетный коэффициент сопротивления качению на твердом основании составил/упс20,013 при полной нагрузке.

Рис. 12. УСК с конструктивными параметрами, полученными в результате оптимизационного цикла

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Основные результаты

1) Разработана математическая модель движения УСК по твердому опорному основанию, которая позволяет оценить кинематические, силовые и энергетические характеристики движителя.

2) Сравнением результатов численного математического моделирования и натурных экспериментов доказана адекватность разработанной математической модели движения колесного движителя из композиционных материалов на основе стеклопластика по ровному твёрдому горизонтальному опорному основанию с точностью, приемлемой для прогнозирования эксплуатационных характеристик движителя, и её пригодность для практического использования при создании крупногабаритных колесных движителей на основе стеклопластика. Относительная погрешность по основным показателям не превышает 14%.

3) Получено теоретически и доказано экспериментально, что изменение сопротивления качению УСК практически не зависит от вертикальной нагрузки при вертикальной деформации, не превышающей 20% от радиуса колеса.

4) Разработан метод, позволяющий провести синтез рациональной конструкции колесного движителя из композиционных материалов на основе стеклопластика и спрогнозировать на стадии проектирования его эксплуатационные свойства с учетом структурных особенностей и энергетических характеристик композиционного материала. Отличительными особенностями предлагаемого метода являются:

-возможность на стадии проектирования оценить сопротивление качению УСК;

- наличие оптимизационного цикла, который позволяет получить конструкцию движителя заданной грузоподъемности, необходимой усталостной прочности и оказывающую минимальное давление на опорное основание при заданной грузоподъемности;

- возможность оценить «живучесть» конструкции;

- провести спектральный анализ полученной конструкции и дать рекомендации по необходимому уровню диссипации энергии при вертикальных колебаниях оси УСК.

5) В ходе теоретических исследований и проведении оптимизации конструктивных параметров установлены наилучшие характеристики УСК диаметром 4,5 м и грузоподъемностью 8000 кг.

Основные выводы

Использование УСК в качестве движителей для транспортных систем позволит повысить эффективность транспортных средств для перевозки крупногабаритных неделимых грузов на местности в условиях бездорожья за счет следующих преимуществ:

1) УСК обладают высокими показателями опорной и профильной проходимости, главным образом, за счет существенного увеличение наружного диаметра движителя;

2) УСК при полной нагрузке обладают существенно меньшим сопротивлением качению, чем аналогичные колесные движители на основе пневматической шины;

3) крупногабаритный движитель из композиционных материалов на основе стеклопластика при той же максимальной несущей способности, что и аналогичная шина, обладают значительно меньшей массой и моментом инерции;

4) применение УСК при создании вездеходного транспортного средства позволит отказаться от классической схемы системы подрессоривания «движитель-подвеска», а использовать упруго-демпфирующие свойства самого движителя.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Карташов А. Б. Моделирование движения колеса из композиционных материалов на основе стеклопластика методом конечных элементов // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров: Материалы 65-ой международной научно-технической конференции ААИ. Секция 1 - Автомобили, тракторы, их агрегаты и системы. Подсекция - Тракторы. - М., 2009. -С. 92-100.

2. Карташов А. Б., Котиев Г. О., Смирнов А. А. Расчетно-экспериментальный метод определения несущей способности колесного движителя из композиционных материалов на основе стеклопластика // Проектирование колёсных машин: материалы Всерос. науч.техн. конф., посвящ. 100-летию начала подготовки инженеров по автомобильной специальности в МГТУ им. Н. Э. Баумана, 25-26 нояб. 2009, г. Москва. - М., 2010.-С. 73-74.

3. Разработка бронетранспортера для внутренних войск / Г. О. Котиев [и др.] //Вопросы оборонной техники. -2009. - Выпуск 5 - 6. - С. 38-41.

4. Карташов А. Б., Котиев Г. О., Смирнов А. А. Исследование режимов качения колеса из композиционных материалов на основе стеклопластика // Журнал Ассоциации Автомобильных инженеров. - 2009. - № 4 (57). -С. 40-43.

5. Карташов А. Б., Котиев Г. О., Смирнов А. А. Метод моделирования динамики колесной машины с движителем из стеклопластика // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Машиностроение. - 2010. - Специальный выпуск.-С. 138- 144.

КАРТАШОВ АЛЕКСАНДР БОРИСОВИЧ

РАЗРАБОТКА КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОЛЕСНЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СТЕКЛОПЛАСТИКА

05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Усл.п.л. - 1.0 Заказ №02403 Тираж: ЮОэкз.

Копицентр «ЧЕРТЕЖ.ру» ИНН 7701723201 107023, Москва, ул.Б.Семеновская 11, стр.12 (495) 542-7389 www.chertez.ru

Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Общее проблемы обеспечения проходимости транспортных средств.

1.2. Обзор и анализ конструкций крупногабаритных колесных движителей.

1.3. Описание универсального конструктивного исполнения стеклопластикового колеса.

1.4. Анализ структурных особенностей и механических свойства стеклопластиков.

1.5. Теоретические зависимости, применяемые для описания движения деформируемого колеса по твердому опорному основанию.

1.6. Анализ и выбор численных методов моделирования движения одиночного колеса.

1.7. Выводы.

2. Математическое моделирование движения одиночного колеса.

2.1. Расчетная схема математической модели движения колеса.

2.2. Конечно-элементная модель движения колеса.

2.2.1. Общие характеристики конечных элементов модели.

2.2.2. Модель материала.

2.2.3. Гистерезисные потери в ободе колеса.

2.3. Экспериментальное определение параметров демпфирования.

2.4. Постановка и решение контактной задачи взаимодействия упругого стеклопластикового колеса с твердым опорным основанием.

2.5. Результаты моделирования.

2.5.1. Зависимости давлений в пятне контакта в статике от вертикальной нагрузки.

2.5.2. Определения реакций в пятне контакта и коэффициента сопротивления качению в различных режимах движения колеса по твердому опорному основанию.

2.6. Выводы.

3. Экспериментальные исследования.

3.1. Цель и объект исследований.

3.2. Аппаратурно-измерительный комплекс.

3.3. Порядок проведения эксперимента.

3.4. Результаты экспериментальных исследований. Оценка адекватности и точности математической модели.

3.5. Выводы.

4. Метод определения конструктивных параметров крупногабаритных колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика.

4.1. Исходные данные.

4.2. Испытания образца материала.

4.3. Определение конструктивных параметров упругого стеклопластиков ого колеса.

4.4. Проведения эксплуатационных испытаний.

4.5. Выводы.

5. Оптимизация конструктивных параметров колесного движителя из композиционных материалов на основе стеклопластика.

5.1. Исходные данные.

5.2. Постановка задачи оптимизации.

5.3. Метод оптимизации.

5.3.1. Аппроксимация целевой функции.

5.3.2. Минимизация целевой функции.

5.3.3. Условия сходимости.

5.4. Описание конечно-элементной модели и программных средств.

5.5. Результаты оптимизации.

5.6. Оценка живучести конструкции.

5.7. Расчет коэффициента сопротивления качению упругого стеклопластикового колеса по твердом опорному основании.

5.8. Определение собственных частот упругого стеклопластикового колеса.

5.9. Выводы.

Актуальность задачи создания новых типов и образцов транспортных средств для осуществления перевозок в районах с неразвитой дорожной сетью или в условиях бездорожья определена включением следующих пунктов в Перечень технологий, имеющих важное социально-экономическое значение или важное значение для обороны страны и безопасности государства (критических технологий), утвержденный распоряжением Правительства РФ от 25 августа 2008 г. N 1243-р:

- технологии создания новых видов транспортных систем и управления ими;

- технологии создания энергоэффективных двигателей и движителей для транспортных систем;

- технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых.

Решение проблемы грузоперевозок в условиях бездорожья состоит из нескольких аспектов, наиболее значимыми из которых являются: обеспечение проходимости транспортного средства, снижение уровня вредных воздействий на окружающую среду (в первую очередь в части неразрушающего и неуплот-няющего воздействия на опорную поверхность) и повышение экономической эффективности.

Одно из направлений решения задач перевозок тяжеловесных крупногабаритных и неделимых грузов на местности, когда нецелесообразно строить дороги, - это создание специальных транспортных средств с крупногабаритными колесами из композиционного материала на основе стеклопластика. Это позволит существенно снизить сопротивление качению, особенно в ведомом режиме, уменьшить вредоносное воздействие на почву и сократить материалоемкость движителя.

Синтез конструкции стеклопластикового движителя и анализ на стадии проектирования его эксплуатационных свойств с учетом особенностей композиционного материала, является непростой задачей. В настоящее время эта задача может быть решена теоретически с использованием метода конечных элементов (МКЭ).

Этот метод позволяет с большой точностью для конструкций практически любой геометрической формы и при любых граничных условиях решать задачи механики деформируемого твердого тела, механики жидкости и газа, теплопе-реноса, а также другие высоконелинейные задачи [14, 23, 38, 57, 63, 85]. Кроме того, широкое применение систем автоматизированного проектирования дает возможность интегрировать процесс расчета в процесс машинного проектирования, в рамках которого на базе многовариантного анализа и синтеза возможен выбор наиболее рационального конструктивного решения с приемлемыми временными затратами.

Следует отметить, что создание нового типа колесного движителя и анализ его эксплуатационных свойств на стадии проектирования, например сопротивления движению, является достаточно сложной и высоконелинейной задачей.

Целью работы является совершенствование крупногабаритных колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика путем оптимизации конструктивных параметров.

Для достижения цели в диссертации обоснованы и решены следующие задачи:

1) разработана математическая модель движения колеса из композиционных материалов на основе стеклопластика по твердому опорному основанию;

2) проведены экспериментальные исследования с целью определения адекватности и точности математической модели;

3) разработан метод определения конструктивных параметров колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика;

4) проведена оптимизация конструктивных параметров крупногабаритного колесного движителя заданной грузоподъемности из композиционных материалов на основе стеклопластика.

В первой главе диссертации анализируются общие проблемы и способы повышения проходимости, проводится анализ современных вездеходных транспортных средств (ВТС). Особое внимание уделяется транспортным средствам на воздушной подушке, гусеничным и колесным ВТС, включая вездеходы на резинометаллических и пневмогусеницах. Исследован опыт разработчиков по созданию транспортных систем с крупногабаритными колесными движителями. Приводится описание универсального конструктивного исполнения стеклопластикового колеса. Рассмотрены структурные особенности и механические свойства стеклопластиков, влияющие на характеристики движителя. Проанализированы известные подходы к описанию движения деформируемого колеса и проведен краткий анализ работ, посвященных данной тематики. Выполненные в первой главе исследования позволили сформулировать задачи, решению которых посвящены остальные главы диссертации.

Во второй главе представлена математическая конечно-элементная модель движения УСК, позволяющая учесть структурные особенности стеклопластика, оценить энергетические потери, получить распределение напряжений в пятне контакта, определить направление реакций в любой момент времени и оценить максимальные эквивалентные напряжения, возникающие в стеклопла-стиковом ободе.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований. Даётся подробное описание объекта исследований, аппаратурно-измерительного комплекса, условий и методики проведения экспериментов. На основании сравнения результатов натурного и численного эксперимента произведена оценка точности и адекватности математической модели.

В четвертой главе диссертационной работы сформулирован метод определения конструктивных параметров колесного движителя из композиционных материалов на основе стеклопластика.

В пятой главе проведена оптимизация конструктивных параметров УСК. 8

Подробно рассмотрен метод оптимизации. Для полученной конструкции УСК определены характеристики сопротивления движения и проведен расчет на живучесть конструкции, сделан анализ собственных частот УСК как колебательной системы.

В заключении приводятся основные результаты работы и делаются общие вывод.

Научная новизна, основные положения которой выносятся на защиту, заключается:

- в разработке математической модели колеса из композиционного материала на основе стеклопластика, которая позволяет оценить кинематические, силовые и энергетические характеристики движителя, как в статических режимах, так и при движении по твердой опорной поверхности, достаточная точность математической модели движения колеса подтверждена экспериментально. Особенностью модели является то, что моделирование осуществляется решением контактной задачи, с учетом структурных особенностей материала и гистерезисных потерь в ободе колеса.

- в разработке метода проектирования крупногабаритных колесных движителей из композиционных материалов на основе стеклопластика, отличающегося наличием цикла оптимизации основных конструктивных параметров, направленной на минимизацию давления на опорное основание при заданном уровне допускаемых напряжений.

Основные выводы

Использование УСК в качестве движителей для транспортных систем позволит повысить эффективность транспортных средств для перевозки крупногабаритных неделимых грузов на местности в условиях бездорожья за счет следующих преимуществ:

1) УСК обладают высокими показателями опорной и профильной проходимости, главным образом, за счет существенного увеличение наружного диаметра движителя;

2) УСК при полной нагрузке обладают существенно меньшим сопротивлением качению, чем аналогичные колесные движители на основе пневматической шины;

3) крупногабаритный движитель из композиционных материалов на основе стеклопластика при той же максимальной несущей способности, что и аналогичная шина, обладают значительно меньшей массой и моментом инерции;

4) применение УСК при создании вездеходного транспортного средства позволит отказаться от классической схемы системы подрессоривания «движитель-подвеска», а использовать упруго-демпфирующие свойства самого движителя.

1. Автомобильные шины: конструкция, расчет, испытание, эксплуатация / В. Л. Бидерман и др.; Под ред. В. Л. Бидермана. М.: Госхимиздат, 1963.-384 с.

2. Агейкин А. С. Вездеходные колесные и комбинированные движители -М.: Машиностоение, 1972. 184 с.

3. Агейкин А. С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981.-232 с.

4. Александров В. М., Чебаков М. И. Аналитические методы в контактных задачах теории упругости. М.: Физматлит, 2004. - 304 с.

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

6. Аргатов И. П., Дмитриев Н. Н. Основы теории упругого дискретного контакта : учеб. пособие. СПб.: Политехника, 2003.233 с.

7. Армейские автомобили. Теория / А. С. Антонов и др.. М.: МО СССР, 1970.-526 с.

8. Арутюнян Н. X., Манжиров А. В. Контактные задачи теории ползучести.- Ер.: изд-во АН АрмССр, 1990.-318 с.

9. Афанасьев Б. А., Даштиев И. 3. Проектирование элементов автомобиля из полимерных композиционных материалов: Учебное пособие / Под ред. Б. А. Афанасьева. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. - 92 с.

10. Бакешко В. В. Создание и исследование автомобильных листовых рессор из композиционных полимерных материалов: Дис. . канд. техн. наук: 05.05.03.-М., 1993.-254 л.

11. Бартенев Г. М., Зеленев Ю. В. Физика и механика полимеров: Учебное пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1983. - 391 с.

12. Бартенев Г. М., Френкель С. Я. Физика полимеров / Под. ред. А. М. Елыневича. Д.: Химия, 1990. - 432 с.

13. Басов К. А. ANS YS: справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005. -640 с.

14. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. - 445 с.

15. Белкин А. Е. Разработка системы моделей и методов расчета напряженно-деформированного и теплового состояний автомобильных радиальных шин: Дис. . докт. техн. наук: 05.05.03. -М., 1998.-254 л.

16. Бидерман В. JI. Механика тонкостенных конструкций: статика. М.: Машиностроение, 1977. -488 с.

17. Бидерман В. JI. Теория механических колебаний: Учебник для вузов.- М.: Высшая школа, 1980. 408 с.

18. Ванин Г. А. Микромеханика композиционных материалов. Киев: Нау-кова думка, 1985. -302 с.

19. Васильев В. В., Симмак JI. А. Дробное исчисление и аппроксимацион-ные методы в моделировании динамических систем. Киев: HAH Украины, 2008. - 256 с.

20. Васильев В. В. Механика конструкций из композиционных материалов.- М.: Машиностроение, 1988. 272 с.

21. Вафин Р. К. Основы расчета на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: МВТУ, 1978. - 58 с.

22. Вычислительные методы в механике разрушения / Ф. Эргодан и др.. -М.: Мир, 1990.-392 с.

23. Галлагер Р. Метод конечных элементов: основы / Пер. с англ. В. М. Картвелишвилли; Под ред. Н. В. Баничука. М.: Мир, 1984. - 428 с.

24. ГОСТ 4648-71. Пластмассы. Метод испытаний на статический изгиб. -Введ. 01-01-73. -М.: Изд-во стандартов, 1972. 12 с.

25. ГОСТ 4651-82. Пластмассы. Метод испытания на сжатие. Введ. 01—07— 83. - М.: Изд-во стандартов, 1972. - 12 с.

26. ГОСТ 9550-81. Пластмассы. Методы определения модуля упругости при растяжении, сжатии и изгибе. Введ. 01-07-1982. - М.: Изд-во стандартов, 1981.-8 с.

27. ГОСТ 11262-80. Пластмассы. Методы испытания на растяжение. Введ. 01-12-1980. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 8 с.

28. ГОСТ 17697-72. Автомобили. Качения колеса. Термины и определения. Введ. 06-05-72. - М.: Изд-во стандартов, 1972. - 24 с.

29. ГОСТ 21624-81. Системы технического обслуживания и ремонта автомобильной техники. Методы определения показателей эксплуатационной технологичности и ремонтопригодности при испытаниях. Введ. 01-01-87. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 21 с.

30. ГОСТ Р В 52048-03. Автомобили многоцелевого назначения параметры проходимости и методы их определения. М.: Госстандарт России, 2003.-5 с.

31. Григолюк Э. И., Толкачев В. М. Контактные задачи теории пластин и оболочек. М.: Машиностроение, 1980. - 411 с.

32. Гусев Л. Л. Создание и исследование пластмассовых колес автомобилей, отвечающих требованиям серийного производства: Дис. . канд. техн. наук: 05.05.03. М., 1998. - 254 л.

33. Нашиф А., Джоунс Д., Хендерсон Дж. Демпфирование колебаний / Пер. с англ. Л. Г. Корнейчука; Под ред. Э. И. Григолюка. М.: Мир, 1988. -448 с.

34. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия / Пер. с англ. В. Э. Наумова, А. А. Спектора; Под ред. Р. В. Гольдштейна. М.: Мир, 1989. -510 с.

35. Динамика системы дорога—шина-автомобиль-водитель / А. А. Хачату-ров и др.; Под ред. А. А. Хачатурова. М.: Машиностроение, 1976. -535 с.

36. Жигун, И. Г., Полякова В. А. Свойства пространственно-армированных пластиков / И. Г. Жигун, В. А. Полякова. Рига, Зинатне, 1978. 215 с.

37. Кравец В. Н., Горынин Е. В. Законодательные и потребительские требования к автомобилям: Учебное пособие. Н. Новгород: Нижегород. гос. тех. ун-т, 2000. - 400 с.

38. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / Пер. с англ.; Под ред. Б. Е. Победри. М.: Мир, 1975.-541 с.

39. Ильюшин А. А., Победря Б. Е. Основы математической теории термо-вязкоупругости. М.: Наука, 1970. - 280 с.

40. Ильюшин А. А. Пластичность; В 2 ч. М. - Л.: Гостехиздат, 1948. Ч. 1. -376 с.

41. Кашин В. В. Исследование методов оценки и учета влияния особенностей стеклопластика при испытаниях автомобильных конструкций: Дис. . канд. техн. наук: 05.05.03. М., 1977.- 151 л.

42. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / Под ред. А. П. Гусенкова; 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1993. - 364 с.

43. Кожевников И. Ф. Динамика колес с деформируемой периферией. Обзор // Задачи исследования устойчивости и стабилизации движения: Сб. ст. / ВЦ РАН. М., 2009. - С. 53 - 82.

44. Композиционные материалы: справочник / В. В. Васильев и др.; Под ред. В. В. Васильева, Ю. М. Тарнопольского. М.: Машиностроение, 1990.-512 с.

45. Контактные задачи теории упругости для неоднородных сред /С. М. Айзикович и др.. М. : Физматлит, 2006. - 240 с.

46. Коробейников С. Н. Нелинейное деформирование твердых тел.- Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 262 с.

47. Котляренко В. И. Создание вездеходных транспортных средств на пнев-моколесных движителях сверхнизкого давления: Дис. . канд. тех. наук: 05.05.03. Москва, 1998. - 222 л.

48. Кочнев Е. Д. Энциклопедия военных автомобилей 1769-2006гг.; 1-е изд. М.: За рулем, 2006. - 640 с.

49. Ларин В. В. Методы прогнозирования опорной проходимости многоосных колесных машин на местности. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007.- 224 с.

50. Ларин В. В. Прикладная теория систем водитель-местность-среда. Теория колесных машин: Методические указания к лабораторным работам.- М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. 38 с.

51. Левин М.А., Фуфаев H.A. Теория качения деформируемого колеса. М.: Наука, 1989.-269 с.

52. Леонтьев Н. В. Применение системы ANSYS к решению задач модального и гармонического анализа. Н. Новгород, 2006. - 101 с.

53. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести: Учебник для вузов. 2-е изд., переб. и доп. - М.: Машиностроение, 1975. - 400 с.

54. Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред / Под ред. М. Э. Эг-лит; Пер. с англ. Е. И. Свешниковой. М.: Мир, 1974. - 318 с.

55. Кандидов В. П., Чесноков С. С., Выслоух В. А. Метод конечных элементов в задачах динамики. М.: МГУ, 1980. - 165 с.

56. Аверко-Антович И. Ю., Бикмуллин Р. Т. Методы исследования структуры и свойств полимеров: Учебное пособие. Казань: КГТУ, 2002. -604 с.

57. Механика контактных взаимодействий / С. М. Айзикович и др.; Под ред. И. И. Воровича, В. М. Александрова. М.: Физматлит, 2001. - 672 с.

58. Горшков А. Г., Старовойтов Э. И., Яровая А. В. Механика слоистых вяз-коупругопластических элементов конструкций. М.: Физматлит, 2005. -576 с.

59. Муйземнек А. Ю., Богач А. А. Математическое моделирование процессов удара и взрыва в программе Ь8-БУМА: Учебное пособие. Пенза: ИИЦПГУ, 2005.- 106 с.

60. Нижегородская научная школа вездеходных машин, транспортно-технологических комплексов и специального оборудования

61. Л. В. Барахтанов и др. Н. Новгород: НГТУ, 2007. - 168 с.

62. Норри Д, Ж. де Фриз. Введение в метод конечных элементов / Пер. с англ. Г. В. Демидова, А. Л. Урванцева; Под ред. Г. И. Марчука. М.: Мир, 1981.-304 с.

63. Бураго Н. Г., Кукуджанов В. Н. Обзор контактных алгоритмов // Известия РАН. МТТ. 2005. - № 1. - С. 45 - 87.

64. Овчинников И. Н. Виброиспытания, диагностика и прогнозирование усталостного разрушения. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. - 128 с.

65. Одинцов О. А. Разработка метода решения нелинейных контактных задач стационарного качения автомобильной шины: Дис. . канд. техн. наук: 01.02.06, 05.05.03. М., 2008. - 208 л.

66. Основы трибологии: трение, износ, смазка: Учебник для техн. вузов / А. В. Чичерадзе и др.; Под. ред. А. В. Чечинадзе. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001. - 664 с.

67. Перцев А.К., Платонов Э.Г. Динамика оболочек и пластин. Л.: Судостроение, 1987. - 316 с.

68. Пирковский Ю. В., Шухман С. Б. Теория движения полноприводного автомобиля: прикладные вопросы вопросы оптимизации конструкции шасси. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.-230 с.

69. Планетоходы / А. Л. Кемурджиан и др.; Под ред. А. Л. Кемурджиана. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1993. - 400 с.

70. Победря Б. Е. Механика композиционных материалов. М.: МГУ, 1984. -336 с.

71. Победря Б. Е. Численные методы в теории упругости и пластичности: Учебное пособие. 2-е изд. - М.: МГУ, 1995.-366 с.

72. Полунгян А. А., Фоминых А. Б. Динамика колесных машин: Учебное пособ. / Под. ред. А. А. Полунгяна. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1995. Ч. 1.-88 с.

73. Попов С. Д. Разработка и исследование динамической модели автомобильного колесного движителя: Дис. . канд. техн. наук: 05.05.03. -М., 1981.-254 л.

74. Проведение зачетных испытаний АР и АВН на демпфирование и цикличность на специальных стендах: отчет о НИР (заключ.) МЗ-265

75. НИИ СМ МГТУ им. Н. Э. Баумана; Рук. А. А. Полунгян; исполн.: Б. А. Афанасьев, Л. Ф. Жеглов, А. Б. Фоминых. М., 2000. - 447 с.

76. Афанасьев Б. А., Жеглов Л. Ф., Фоминых А. Б. Проектирование полноприводных колесных машин: Учебник для вузов; В 3 т. / Под. ред. A.A. Полунгяна. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. Т. 2. - 432 с.

77. Барахтанов Л. В., Беляков В. В., Кравец Н. В. Проходимость автомобиля: Учебное пособие. Н. Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т, 1996-200с.

78. Бабков В. Ф., Бируля А. К., Сиденко В. М. Проходимость колесных машин по грунту. М.: Автотрансиздат, 1959. - 200 с.

79. Пуствалов Г. Е. Погрешности измерений. М.: МГУ, 2001. - 17 с.

80. Работа автомобильной шины / В. И. Кнороз и др.; Под ред. В. И. Кно-роза. М.: Транспорт, 1976. - 238 с.

81. Райлян М. П. Влияние рисунка протектора на распределение напряжений в шине // Проблемы шин и резинокордных композитов: Труды XVI Международной конференции. М., 2005. - Т. 2. - С. 112-115.

82. Решение задач динамики в ANSYS // Новости проекта DWG.RU. 2008. -Вып. 287. URL: http://dwg.ru/dnl/4104 (дата обращения 14.08.10).

83. Кудрявцев В. Н., Рыжов С. А., Ильин К. А. Решение задач износа шин с использованием программного комплекса Abaqus // Проблемы шин и резинокордных коспозитов: Труды XVI Международной конференции. -М., 2005.-Т. 2.-С. 126- 135.

84. Решение контактных задач в ANS YS 6.: Материалы технической консультации САЕ-сервис. M.: CADFEM, 2003. - 108 с.

85. Бугаро Н. Г., Кукуджанов В. Н. Решение упругопластических задач методом конечных элементов // Вычислительная механика деформируемого твердого тела. 1991. - Вып. 2. - С. 1 - 34.

86. Рукавишников C.B. Особенности тягового расчета снегоходных машин / С. В. Руковишников // Снегоходные машины: Сб. науч. тр. / ГПИ. М., 1967.-С. 22.

87. Рыжов С. А., Ильин К. А. Использование программного комплекса Abaqus для моделирования поведения шины при различных случаях на-гружения // Проблемы шин и резинокордных композитов: Труды XVI Международной конференции. М., 2005. - Т. 1. - С. 220 - 230.

88. Системы автоматизированного проектирования: Учебное пособие для втузов: в 9 кн. / под ред. И. П. Норенкова Минск : Высшая школа, 1988. - Кн. 5; Кузьмик П. К., Маничев В. Б. Автоматизация функционального проектирования. - 139 с.

89. Смирнов Г. А. Теория движения колесных машин: Учебник для студентов машиностроит. спец. вузов. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Маши-носторение, 1990. - 352 с.

90. СНиП 2.05.02.-85. Автомобильные дороги. М.: Минстрой России, 1997.-54 с.

91. Снегоходные машины / J1. В. Барахтанов и др.. Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1986. - 191 с.

92. Сопротивление качению автомобилей и автопоездов / В. А. Петрушов и др. М.: Машиностроение, 1975. - 225 с.

93. Справочник по композиционным материалам: В 2-х кн. / Под ред. Дж. Любина; Пер. с англ. А. Б. Геллера, М. М. Гельмонта; Под ред. Б. Э. Геллера. М.: Машиностроение, 1988. - 2 кн.

94. Тарипольский Ю. М., Киицис Т. Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. М.: Химия, 1981. - 272 с.

95. Транспортные средства на высокоэластичных движителях / Н. Ф. Бочаров и др.. М.: Машиностроение, 1974. - 208 с.

96. Тыняный А. Ф. Численное моделирование контактной адачи в рамках квазистатического упругопластического деформироания в пакете ANSYS/LS-DYNA // Нефтегазовое дело. 2004. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Tynyanyi/Tynyanyil .pdf (дата обращения 13.07.10).

97. Тычина К. А. Разработка численной методики расчёта и проектирования металлоэластичных колес: Дис. . канд. техн. наук: 01.02.06. -М., 2001.- 120 л.

98. Учайкин В. В. Метод дробных производных. Ульяновск: Артишок, 2008.-512 с.

99. Фудзи Т., Дзако М. Механика разрушения композиционных материалов / Пер. с яп. C.JI. Масленникова; Под. ред. В. И. Бурлаева. М.: Мир, 1982. -232 с.

100. Цытович Н. А. Механика грунтов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Гос. изд-во лит. по строит., архитектуре и строит, материалам, 1963. - 636 с.

101. Цытович Н. А. Механика мерзлых грунтов: Учебное пособие. М.: Высш. школа, 1973. - 448 с.

102. Чернецов А. А. Решение контактной задачи для пневматической шины с использованием геометрически нелинейной теории оболочек: Дис. . канд. техн. наук: 01.02.06. М.: МГАДИ, 1993. - 138 л.

103. Бадалов Ф. Б., Абдукаримов А., Худаяров Б. А. Численное исследование влияния реологических параметров на характер колебаний наследственно-деформируемых систем // Вычислительные технологии (Новосибирск). 2007. - Т. 12. - № 4. - С. 17 - 26.

104. Чудаков Е. А. Теория автомобиля. JI.: 1-я типография Машгиза, 1950.- 343 с.

105. Энциклопедия полимеров: В 3 кн. / Под ред. В. А. Кабанов. М.: Советская энциклопедия, 1977. - 3 кн. - 1152 с.

106. A simple global/local approach to modeling ballistic impact onto woven fabrics / M. P. Rao, et al. URL: http://www.dynalook.com/international-conf-2008/ImpactAnalysis-6.pdf/atdownload/file (дата обращения 13.07.10).

107. Каплун А. Б., Морозов Е. М., Олферова М. A. ANSYS в руках инженера: практическое руководство. М.: Едиториал УРСС, 2003. - 272 с.

108. ANSYS Theory Reference Release 5.7 / Edited by Peter Kohnke. Conons-burg, PA: SAS IP Inc, 2001,- 1126 p.

109. Balmes, E. Model reduction for systems with frequency dependent damping properties. URL: http://www.sdtools.com/pdf/IMAC97damp.pdf (дата обращения 13.07.10).

110. Beards С. F. Structural vibration: analysis and damping. New York: Arnold, 1996.-276 p.

111. Dvorkin E. N., Bathe K. J. A continium mechanics based four-node shell element for general non-linear analysis // Eng. Comput. 1984 - Vol. 1. -P.77- 99.

112. Dikmen U. Modeling of seismic wave attenuation in soil structures using fractional derivative scheme // Journal of Balkan geophysical society (Turkey). -2005.-Vol. 8, №4.-P. 175 -188.

113. Drakos, N. Viscoelasticity / N. Drakos, R. Moore // DIANA. Finite Element Analysis. User's Manual / Netherlands, 2010. P. 233 - 292.

114. Evaluation of LS-DYNA soil material model 147 / J. D. Reid, B. A. Coon, B. A. Lewis, S.H. Sutherland, Y. D. Murray. URL:http://www.fhwa.dot.gov/publications/research/safety/04094/04094.pdf (дата обращения 13.07.10).

115. Shoop S., Kestler K., Haehnel R. Finite element modeling of tires on snow // Tire Science and Technology. 2006. - Vol. 34, no. 1. - P. 2-37.

116. Helwany S. Applied soil mechanics with ABAQUS applications. Hoboken (New Jersey): John Wiley & Sons, Inc., 2007. - 385 p.

117. Belytschko Т. В., Liu W. K., Kennedy J. M. Hourglass control for linear and nonlinear problems // 13th international conference on structural mechanics in reactor technology. Porto Alegre (Brasil), 1995. - P. 523 - 530.

118. Kaw A. K. Mechanics of composite materials. Boca Raton (Florida): Taylor & Francis Group, 2006. - 457 p.

119. LS-DYNA keyword user's manual / LS-DYNA support Электронный ресурс. . (http://www.dynasupport.com/manuals/ls-dyna-manuals/LS-DYNA971R4manualk-beta-June2009.pdf). Проверено 13.07.10.

120. LS-DYNA theory manual / LS-DYNA support. URL: http://www.dynasupport.com/manuals/additional/ls-dyna-theory-manual-2005-beta (дата обращения 13.07.10).

121. Moaveni S. Finite element analysis: theory and application with ANSYS. -New Jersey: Prentice-Hall, Inc., 1999. 527 p.

122. Modeling of Material Damping Properties in ANSYS / C. Cai et al. URL: http://www.ansys.com/industries/automotive/material-damping-properties.pdf (дата обращения 13.07.10).

123. Orengo F., Ray M. H., Plaxico C. A. Modeling tire blow-out in roadside hardware simulations using LS-DYNA. URL:link.aip.org/link/abstract/ASMECP/v2003/i37300/p71/sl (дата обращения 13.07.10).

124. On the finite element solution of the three-dimensional tire contact problem

125. H. Rothert, et al. // Nuclear Engineering and Design. 1984. - Vol. 78. - P. 363-375.

126. Korontzis D.Th., Vellios L., Kostopoulos V. On the Viscoelastic Response of Composite Laminates // Mechanics of Time-Dependent Materials. (Netherlands): Springer Netherlands, 2000. - Vol. 4. - P. 341 - 405.

127. On the contact problem of tires, including friction / H. Rothert, et al. // Tire Scince and Technology. 1985.-Vol. 13, no. 2 -P. - Ill - 123.

128. Pasejka H. B. Tyre and vehicle dynamics. London: Elsevier, 2006. - 637 p.

129. Shan Y. Flexible matrix composites: dynamic characterization, modeling and potential for driveshaft applications. URL:http://proquest.umi. com/pqdlink?did=126080771 l&Fmt=7&clientI d=79356&RQT=309&VName=PQD (дата обращения 16.07.10).

130. Sichina W. J. Prediction of polymer damping properties using the diamond DMA master curves. URL:http://las.perkinelmer.com/content/applicationnotes/appdiamonddmapolymer damping.pdf (дата обращения 09.07.10).

131. Tension compression load cell: model 614 / ПЛАТАН. URL: http://www.platan.rU/pdf/datasheets/vishay-tedea/614.pdf (дата обращения 20.08.10).

132. Podgorski W. A., Krauter A. I., Rand R. H. The wheel shimmy problem: its relationship to wheel and road irregularities // Vehicle system dynamics (UK). 1975.-№4.-P. 9-41.

133. Tire modeling by finite elements / L. O. Faria, et al. // Tire Science and Technology. 1992. - Vol. 20. no. 1. - P. 33 - 56.

134. Bekker E., Nyborg L., Pacejka H. B. Tire modeling for use in vehicle dynamics studies // Conference: Society of Automotive Engineers international congress and expo. Detroit (Michigan), 1987. - P. 1-15.

135. Validation of a steady-state transport analysys for rolling treaded tires / J. Qi, et al. // Tire Science and Technology. 2007 - Vol. 35, no. 3 - P. 183 -208.

136. Wilson E. Damping and energy dissipation. URL: http://www.comp-engineering.com/downloads/technicalpapers/

137. CSI/19.pdf (дата обращения 13.07.10).

138. ZET 210 // Испытательное и измерительное оборудование ZETLab. URL: http ://www.zetms .ru/catalog / adcdacs/adcsigmausb.php (дата обращения 20.08.10).

139. ZET 410, ZET 411// Испытательное и измерительное оборудование ZETLab. URL: http://www.zetms.ru/catalog/adcdacs/tda.php (дата обращения 20.08.10).