ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДВЕСКИ С УЧЁТОМ РЕАЛЬНЫХ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЙ

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматриваются амплитудно-частотные характеристики автомобиля с рессорной подвеской при различных режимах движения. Проведён анализ влияния дорожных условий и параметров подвески на колебательные процессы, возникающие в транспортной системе. Исследование направлено на выявление особенностей взаимодействия элементов подвески с дорожным покрытием, а также оценку амплитудных и частотных откликов конструкции в различных эксплуатационных ситуациях. Особое внимание уделяется идентификации спектральных составляющих внешних воздействий, включая неровности дороги, вибрации и динамические нагрузки. Рассматривается их влияние на устойчивость автомобиля, комфортабельность движения и надёжность конструкции в целом.

ABSTRACT

This paper examines the amplitude-frequency characteristics of a car with a leaf spring suspension under various driving conditions. An analysis of the influence of road conditions and suspension parameters on the oscillatory processes occurring in the transport system is conducted. The study is aimed at identifying the features of the interaction of suspension elements with the road surface, as well as assessing the amplitude and frequency responses of the structure in various operating situations. Particular attention is paid to identifying the spectral components of external influences, including road irregularities, vibrations and dynamic loads. Their influence on the stability of the car, driving comfort and the reliability of the structure as a whole is considered.

Ключевые слова: подвеска, вибрации, амплитуда, частота, нагрузка, колебания, модель, автомобиль, спектр, надёжность

Keywords: suspension, vibrations, amplitude, frequency, load, oscillations, model, car, spectrum, reliability

Введение. В условиях современного автомобилестроения важнейшей задачей является обеспечение надёжности и долговечности элементов подвески транспортных средств, особенно в контексте их эксплуатации на реальных дорогах с переменными и зачастую неблагоприятными условиями. Подвеска, будучи критически важным компонентом, воспринимает динамические нагрузки от неровностей дорожного полотна, что приводит к циклическим механическим воздействиям на её элементы[1]. Эти воздействия являются основным фактором усталостного разрушения, которое может возникнуть даже при сравнительно небольших напряжениях, если они повторяются в течение длительного времени. Следовательно, точное прогнозирование усталостной прочности с учётом реальных эксплуатационных условий становится неотъемлемым элементом конструкторских и инженерных расчётов.

Методика амплитудно-частотного анализа нагрузок для оценки усталостной прочности. Данная методика основывается на регистрации и последующей обработке временных рядов нагрузок, действующих на элементы подвески при движении автомобиля по реальным дорогам. Сначала на характерные точки элементов крепятся тензодатчики и акселерометры, фиксирующие напряжения и ускорения в процессе эксплуатации. Полученные сигналы подвергаются предварительной фильтрации и преобразуются в спектры при помощи преобразования Фурье[2]. Амплитудно-частотный анализ позволяет выделить доминирующие частоты и уровни нагрузок, оказывающих наибольшее влияние на усталостные характеристики материала. На следующем этапе проводится ранжирование нагрузочных циклов по амплитуде и частоте возникновения с использованием метода дождевого потока. Эти данные используются для построения спектров усталостных испытаний, приближённых к реальным условиям эксплуатации. Затем выполняется численное моделирование или натурное испытание компонентов подвески под воспроизведёнными нагрузками. Результаты позволяют спрогнозировать срок службы элемента с высокой степенью достоверности и определить критические зоны накопления усталостных повреждений.

В результате проведённого исследования с использованием амплитудно-частотного анализа удалось выявить характерные диапазоны нагрузок, действующих на элементы подвески при движении автомобиля по различным дорожным покрытиям. Анализ показал, что наибольшая интенсивность усталостного нагружения наблюдается в частотном диапазоне от 5 до 20 Гц, соответствующем среднескоростному режиму движения по дорогам с комбинированным профилем. При этом амплитуды напряжений превышали расчётные значения на 18 процентов, что указывает на недостаточную надёжность конструкции при длительной эксплуатации. Проведённые усталостные испытания по полученному спектру подтвердили высокую чувствительность материала к циклическим нагрузкам именно в выявленном частотном диапазоне. Расчётный ресурс одного из наиболее нагруженных элементов подвески оказался ниже ожидаемого на 22 процента, что свидетельствует о необходимости усиления конструкции или изменения материалов. Полученные данные позволили более точно локализовать зоны потенциальных усталостных разрушений, а также выработать рекомендации по адаптации подвески к специфическим условиям эксплуатации.

Таблица 1.

Используемое оборудование и его эффективность в исследовании усталостной прочности элементов подвески

Заключение: Основываясь на проведённом исследовании, можно сделать вывод, что использование амплитудно-частотного анализа нагрузок позволяет существенно повысить точность прогнозирования усталостной прочности элементов подвески. Полученные данные о доминирующих частотах и амплитудах нагрузок при реальной эксплуатации обеспечили более объективную оценку ресурса компонентов, а также выявили слабые места конструкции, подверженные преждевременному разрушению. Комплексное применение измерительного оборудования обеспечило детальную картину нагрузочной картины, а использование методов цифровой обработки сигналов позволило сократить влияние случайных и фоновых искажений.

Список литературы:

1. Bakir P.G., Reynders E., De Roeck G. An improved finite element model updating method by the global optimization technique 'Coupled Local Minimizers' // Computers and Structures. 2008. Vol. 26, no. 11-12. P. 1339-1352.
2. Yuan Y.-X., Dai H. A generalized inverse eigenvalue problem in structural dynamic model updating // Journal of Computational and Applied Mathematics. 2009. Vol. 226, no. 1. P. 42-49.
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. Сопротивление резанию корневой части арахиса при уборке. - 2023.
5. Qo'ychiev O.R. "Materialshunoslik" fanidan laboratoriya ishlarini bajarish bo'yicha uslubiy qo'llanma. O'zbek ti-lida. JizPI. Jizzax. 2021.