Винницкий национальный технический университет Огородников Виталий Антонович Перлов

Винницкий национальный технический университет Огородников Виталий Антонович Перлов Виктор Евгеньевич ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ В ОБРАБОТКЕ ДАВЛЕНИЕМ И АВТОТЕХНИЧЕСКИХ ЭКСПЕРТИЗАХ доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой сопротивления материалов и прикладной механики, эксперт-автотехник по специальности 10. 1 - ДТП Украина, г. Винница , Хмельницкое шоссе-95. ВНТУ. E-mail: va. ogorodnikov@mail. ru Тел. : +38067 -589 -71 -15 (моб), 0432 -465775(дом), 0432 -598465 (раб)

1. Технологическое наследие конструкций ТС

2 ПРОЦЕСС ШТАМПОВКИ НА ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОМ ПРЕССЕ ПЭГ-ХАИ-500 Электрогидравлический пресс ПЭГ-ХАИ-500 Схема многоконтурного электрогидравлического пресса модели ПЭГ-ХАИ-500:

3 ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ ПРЕССА а Многоэлектродный разрядный блок пресса ПЭГ-ХАИ-500:

4 ЭЛЕМНТЫ КОНСТРУКЦИЙ, ПОЛУЧЕННЫЕ ШТАМПОВКОЙ НА ПЭГ-ХАИ-500 Крыша микроавтобуса Подкрылок а/м ВАЗ Распределение твердости по поверхности крыши подкрылка

5 ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛА ИССЛЕДУЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ стиск розтяг Кривая течения стали 08 кп Тарировочный график стали 08 кп В=437 т=0, 055 Зависимость твердости от удельной потенциальной энергии стали 08 кп

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТОДОМ ТВЕРДОСТИ Удельная потенциальная энергия деформирования Коэффициент твердости Упругая удельная потенциальная энергия Суммарная энергия Wdef=ΣWуд·Vi

7 ДЕФОРМАЦИЯ КРЫЛА АВТОМОБИЛЯ ВАЗ 2101 Крыло автомобиля ВАЗ 2101 на рабочем столе Деформированое крыло автомобиля ВАЗ 2101 пресса ПММ-250 Образцы, изготовленные из материала крыла

8. Модель материала, чувствительная к скорости деформаций Уравнение апроксимации кривой течения (статика) Уравнение апроксимации кривой течения (динамика) - скорость интенсивности деформаций

9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНОЙ ДЕФОРМИРУЮЩЕЙ СИЛЫ Фотография капота автомобиля Изолинии твердости на капоте автомобиля Угол рассогласования Кривая течения для анизотропного материала Направление главной деформирующей силы

10 ПРИМЕР АВТОТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ Результаты расчета работы деформаций и разрушения поврежденных элементов конструкції автомобіля ВАЗ 2109 Название Поврежденный автомобиль ВАЗ 2109 Деформ. объем Удельная энергия Полная энергия Суммарная энергия по повреждениям Коэффици ент твердости Материал

11. Расчет энергии деформации методом энергетического эквивалента Схемы повреждений автомобилей При деформации в виде прямоугольника При фронтальных ударах

12. Сравнение результатов расчета энергии пластической деформации разными методами М. твердости – 175328. . 183270 Дж М. энергетического эквивалента – 157000 Дж М. твердости – 82956. . 83420 Дж М. энергетического эквивалента – 79503 Дж М. твердости – 56356. . 56848 Дж М. энергетического эквивалента – 42338 Дж

Экспериментально-расчетная составляющая физической модели разрушения Предлагается принципиально новая модель исследований процессов столкновения – экспериментально-расчетная составляющая физической модели разрушения автомобилей при ударном нагружении. Каждое конкретное ДТП рассматривается и как объект исследования, и как уникальный экспериментальный материал, используемый и для проведения этих исследований и для накопления данных, положенных в основу создания безопасных конструкций [4]. Развивая эти подходы в настоящей работе решается задача оценки энергии деформации поврежденных в результате удара элементов конструкции при различных скоростях движения перед ударом на основе натурных испытаний в английской интерпретации как “full-scale test”, т. е. полномасштабное или натурное испытание.

Методика проведения расчетов • Затраты на работу пластической деформации и разрушения элементов конструкции автомобиля с помощью метода твердости [2] по всем повреждениям автомобиля ”Hyundai Accent” 1 и автомобиля BMW X 5 2 составили соответственно Wdet 1=35500… 36000 Дж, Wdet 2=23500… 23920 Дж. • Определяем также работу деформации автомобилей 1 и 2 по константам энергоёмкости в соответствии с [1]. Данные расчеты проводили на программном комплексе ”КНИИСЭ АВТОФОРМУЛА” по утвержденной Минюстом Украины методике. • По указанной методике автомобиль 1 имеет Wdet 1=35164 Дж, автомобиль 2 – Wdet 2=23010 Дж.

Величины энергии деформации поврежденных автомобилей Wdet метод энергетического эквивалента, Дж [1] δ% № п/п Автомобиль Wdet метод твердости, Дж [2, 3] 1 Hyundai Accent – 1 35750 35164 1, 64 2 BMW X 5 – 2 23725 23010 3, 0

Результаты расчета • • • • Далее определим работу сил сопротивления перемещениям автомобилей 1 и 2 после удара. Wres = mglf , (1) где m 1 = 1280 кг, m 2 = 2100 кг, g ≈ 9, 81 м/с2 – ускорение свободного падения; f 1′= 0, 56… 0, 64 – коэффициент трения бокового скольжения колес о сухую поверхность с асфальтобетонным покрытием. Согласно расчету по формуле (1) указанные параметры составляют: Wres 1 = (13 360… 15 269) Дж Wres 2 = (3 461… 3 955) Дж Суммарные энергетические затраты на перемещения транспортных средств определяли по формуле: WΣ = Wres +Wdet , (2) Подстановка численных значений параметров в эту формулу дает: WΣ 1 = (48 524… 50 433) Дж, WΣ 2 = (26 471… 26 965) Дж. Начальные скорости движения автомобилей при их перемещении после столкновения эквивалентные суммарным энергетическим затратам определяем по формуле: U =. (3)

Результаты расчета (продолжение) • • • Подстановка численных значений параметров в формулу (3) дает: U 10 = (8, 7… 8, 9) м·с-1; U 20 = (5… 5, 1) м·с-1. На основании закона сохранения количества движения механической системы, состоящей из двух автомобилей при ударе, эквивалентном абсолютно упругому, запишем векторное уравнение, связывающее скорости движения транспортных средств в момент окончания и начала удара: m 1 + m 2 = m 1 + m 2 (4) Проецируем это уравнение на ось координат OY, и из полученного выражения находим V 2: . (5) Проецируем уравнение (4) на ось координат OХ, и из полученного соотношения находим V 1: . (6) Подстановка численных значений параметров, входящих в эту формулу дает: V 1 = (16, 8… 17, 1) м/с = (60, 5… 65, 5) км/час.

Расчет скорости автомобиля • С учетом торможения скорость автомобиля 1 ”Hyundai Accent” до торможения определяем по формуле: • Vа 1 = (7) • где t. З = 0, 3 сек – время нарастания замедления до максимального значения; • tot = 0, 3 сек – время оттормаживания; • j = (6, 9… 7, 5) м/сек 2 – замедление автомобиля; • S 0 = 16, 3 м – длина тормозного пути. • Подстановка численных значений в формулу (7) дает: • Vа 1 = (88… 94, 6) км/час.

• • Приведены примеры проведения автотехнических экспертиз. Энергия деформации и скорость при ДТП автомобилей определены тремя способами. Результаты определения энергии и скорости движения автомобилей практически совпали, что подтвердило надёжность предлагаемого подхода. Рассмотрена экспериментально-расчетная составляющая физической модели разрушения автомобилей при ударном нагружении. Представлены результаты по развитию методов определения энергии деформаций транспортных средств, поврежденных в результате дорожно-транспортных происшествий. Разработана модель исследования процессов деформирования и разрушения автомобилей в условиях ударного нагружения. Оценена точность определения энергии деформации методами, базирующимися на “crash-tests” и экспериментально-расчетным методом твердости. Показана возможность определения скорости движения автомобилей в момент удара с достаточной для практики проведения автотехнических экспертиз точностью. Предлагается принципиально новая модель исследований процессов столкновения – экспериментально-расчетная составляющая физической модели разрушения автомобилей в результате ДТП при ударном нагружении. Рассмотрены феноменологические аспекты технологической механики в задачах обработки материалов давлением. Таковой является введение в расчетный аппарат теории пластичности дополнительных параметров, полученных из эксперимента.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Дель Г. Д. Пластичность деформированного металла / Г. Д. Дель // Физика и техника высоких давлений. – 1983. - № 11. – С. 28 -32. 2. Огородников В. А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением / В. А. Огородников. – Киев: Головне вид-во «Вища школа» , 1983. – 175 с. 3. Огородников В. А. , Киселёв В. Б. , Сивак И. О. Энергия. Деформация. Разрушение. (Задачи автотехнической экспертизы. ) Монография. – Винница: Универсум. – Винниця, 2005. – 195 с. 4. Огородников В. А. Оценка скорости транспортных средств при их столкновении по энергетическим потерям / В. А. Огородников, В. П. Киселёв // Вестник Херсонского государственного технического университета. – Вып. № 2(15) – Херсон. – 2002. – С. 357359. 5. Огородніков В. А. Керування технологічною спадковістю при листовому штампуванні з метою підвищення безпеки конструкцій / В. И. Огородніков, В. Є. Перлов, С. В. Войтків/ Вісник національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» Серія «Машинобудування» . – 2010. – № 60. – С. 133 -137. 6. Dell H. Continuous Failure Prediction Model for Nonlinear Load Paths in Successive Stamping and Crash Processes / Dell H. , Gese H. , Kessler L. , Werner H. , Hooputra H. SAEpaper 2001 -01 -1131, New Sheet Steel Products and Sheet Metal Stamping (SP-1614). SAE 2001 World Congress, Michigan< March 5 -8, 2001. – P. 113 -122.

Благодарю за внимание