Проблемы поиска оптимальных решений для обеспечения пассивной безопасности кабин грузовых автомобилей при минимальной массе

В данной работе рассматривались основные проблемы поиска оптимальных параметров кабины грузового автомобиля на базе параметрической и топологической оптимизации с целью обеспечения требований по пассивной безопасности по международным правилам и получения ее минимальной массы. В статье представлены разработанные рациональные конечно-элементные модели (КЭМ) кабины и маятника применительно к задачам оптимизации, позволяющие получать результаты с приемлемой точностью и минимальным временем решения при использовании программ LS-OPT и LS-TaSC с решателем LS-DYNA. В качестве элементов усиления кабины используются стальные накладки и наполнитель из пеноалюминия. Для решения поставленной задачи и более полной оценки влияния параметров было рассмотрено несколько вариантов доработки кабины. Топологическая оптимизация проводилась с целью получения картины наилучшего распределения наполнителя по каркасу кабины. Параметрическая оптимизация проводилась по подбору свойств наполнителя (пеноалюминия) и по толщинам конструктивных элементов кабины. Помимо оптимизации исследовалась чувствительность конструкции на изменение варьируемых параметров с целью выявления степени влияния на результат оптимизации. Поскольку длительность решения очень высока (до нескольких суток на доступных ЭВМ), то на основе проведенных исследований был разработан подход, позволяющий на разных этапах уменьшить количество переменных и, тем самым, сократить время решения. В итоге было обеспечено удовлетворение требованиям по пассивной безопасности (до оптимизации эти требования не удовлетворялись) при оптимальном распределении массы в результате комбинированного использования накладок и наполнителя. Увеличение массы кабины составило 20%. Применение только накладок позволило удовлетворить правилам по пассивной безопасности, но дало еще большее увеличение массы кабины.

кабина, пассивная безопасность, оптимизация, пеноалюминий, конечно-элементная модель, накладки