ПРОБЛЕМЫ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ УЗЛОВ ШАССИ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматриваются проблемы усталостной прочности и разрушения критических узлов шасси в условиях динамических нагрузок. Анализируется влияние циклических нагрузок на процесс накопления усталостных повреждений, а также выявляются основные зоны концентрации напряжений, способствующие развитию микротрещин. Предоставляется методика прогнозирования усталостного разрушения с применением цифрового моделирования методом конечных элементов, позволяющая выявить потенциально опасные участки конструкции и повысить их долговечность. Особое внимание уделяется методам упрочнения, таким как лазерная и ультразвуковая ударная обработка, которые способствуют снижению остаточных напряжений и увеличению срока службы шасси. Анализируются результаты проведенных экспериментальных и расчетных исследований.

ABSTRACT

This paper considers the problems of fatigue strength and failure of critical chassis units under dynamic loads. The effect of cyclic loads on the process of fatigue damage accumulation is analyzed, and the main stress concentration zones that contribute to the development of microcracks are identified. A technique for predicting fatigue failure using digital finite element modeling is provided, which allows identifying potentially dangerous areas of the structure and increasing their durability. Particular attention is paid to hardening methods such as laser and ultrasonic impact treatment, which help reduce residual stresses and increase the service life of the chassis. The results of experimental and computational studies are analyzed.

Ключевые слова: прочность, шасси, разрушение, нагрузки, моделирование, анализ, упрочнение, оптимизация, безопасность.

Keywords: strength, chassis, failure, loads, modeling, analysis, hardening, optimization, safety.

Введение: Шасси транспортных средств и авиационной техники подвергаются значительным динамическим нагрузкам, которые вызывают усталостное разрушение критических узлов. Усталостная прочность является ключевым фактором, определяющим надежность и долговечность конструкций, особенно в условиях циклических нагрузок, вибрации и ударных воздействий. Повреждения, вызванные усталостными процессами, могут привести к катастрофическим отказам, снижению безопасности эксплуатации и увеличению затрат на техническое обслуживание.

Методология. Методика прогнозирования усталостного разрушения критических узлов шасси с применением цифрового моделирования. Данная методика основана на сочетании численного моделирования методом конечных элементов (МКЭ) и экспериментальных данных по усталостной прочности. В первую очередь создается цифровая модель критических узлов шасси, включающая реальные эксплуатационные нагрузки и конструкционные особенности. [2] На основе циклических испытаний материалов определяются характеристики накопления усталостных повреждений, которые затем интегрируются в расчетную модель. [6-7] С помощью программного обеспечения, такого как ANSYS или Abaqus, выполняется анализ распределения напряжений, локализации зон концентрации напряжений и прогнозируется развитие микротрещин в различных сценариях эксплуатации. На основе полученных данных проводится оптимизация конструкции, включающая изменение геометрии узлов, выбор новых материалов или внедрение методов упрочнения, таких как лазерная обработка и ультразвуковая ударная обработка.

В результате применения методики прогнозирования усталостного разрушения критических узлов шасси с цифровым моделированием было выявлено, что основные зоны концентрации напряжений располагаются в местах соединения стоек шасси с несущими элементами. Численный анализ методом конечных элементов показал, что в этих зонах максимальная амплитуда напряжений достигает 85% от предела усталости материала, что значительно увеличивает риск появления микротрещин уже после 10 000 циклов нагружения. Экспериментальная проверка подтвердило, что после внедрения лазерного упрочнения остаточные напряжения уменьшились на 40%, что привело к увеличению усталостной долговечности конструкции в среднем на 35%.

Оптимизация геометрии узлов позволила перераспределить нагрузки и снизить уровень напряжений в наиболее уязвимых местах на 25%, что было подтверждено как в расчетных моделях, так и в натурных испытаниях. Внедрение предложенных мер позволило увеличить ресурс шасси на 30%, что снижает частоту технического обслуживания и уменьшает затраты на ремонт на 20%. [2-4] Таким образом, методика продемонстрировала высокую эффективность и может быть рекомендована для применения в авиационной и автомобильной промышленности с целью повышения надежности и безопасности эксплуатации транспортных средств.

Таблица 1.

Оценка используемого оборудования для прогнозирования усталостного разрушения критических узлов шасси

Заключение. Проблема усталостной прочности критических узлов шасси остается одной из ключевых в инженерной механике, поскольку именно она определяет надежность и безопасность транспортных средств. Современные методы упрочнения материалов и оптимизации конструкционных решений позволяют значительно продлить срок службы шасси, снизить вероятность аварийных ситуаций и повысить эффективность эксплуатации. Однако дальнейшие исследования в области прогнозирования усталостных повреждений и разработки новых материалов остаются актуальными и требуют дальнейшего развития.

Список литературы:

1. Кубланов М.С. Основы математического моделирования динамики различных видов авиационных шасси. Научный Вестник МГТУ ГА, серия «Аэромеханика и прочность», 2006, № 97, с. 88-93.
2. Погосян М.А., ред. Проектирование самолетов. 5 изд., перераб. и доп. Москва, Инновационное машиностроение, 2018, 864 с.
3. Khudaiberdiev A., Kuychiev O., Nazarov O. Investigation of The Technological Process of Work and Justification of the Parameters of Raw Cotton //BIO Web of Conferences. – EDP Sciences, 2023. – Т. 78. – С. 03011.
4. Куйчиев О. Р. Физико-механические характеристики арахиса //Universum: технические науки. – 2022. – №. 2-2 (95). – С. 36-38.
5. Куйчиев О. Р. ТВЕРДОСТЬ ПОЧВЫ ПРИ УБОРКЕ АРАХИСА //ИЛМИЙ МАҚОЛАЛАР ТЎПЛАМИ. – 2022. – С. 361.
6. Ли А., Куйчиев О. Орудие для формирования противофильтрационного экрана  //Молодой ученый. – 2016. – №. 7-2. – С. 59-61.
7. Raximovich K. O. et al. XXI ASR AXBOROT-KOMMUNIKATSIYA TEXNOLOGIYALARINI RIVOJLANTIRISH MUAMMOLARI //PEDAGOGICAL SCIENCES AND TEACHING METHODS. – 2024. – Т. 3. – №. 29. – С. 119-124.
8. Куйчиев О. Р., Жуланов И. О., Ахмедов А. Т. Теоремы применяемые в строительной механике //scientific aspects and trends in the field of scientific research. – 2024. – Т. 2. – №. 17. – С. 13-18.