СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ МЕХАНИКИ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматриваются современные аспекты развития инженерной механики транспортных систем в контексте специфических условий Республики Узбекистан. Анализируется применение передовой методики комплексного цифрового моделирования с созданием верифицированных цифровых двойников ключевых узлов транспортных средств. Особое внимание уделяется адаптации расчетных моделей к региональным эксплуатационным факторам, включая повышенные температурные нагрузки и характерные дорожные условия. В исследовании предоставляются результаты экспериментальной апробации разработанной методики, подтвердившие её эффективность. Анализируются данные, полученные с использованием специализированного измерительного оборудования в ходе натурных испытаний. Практическая значимость работы заключается в демонстрации возможности существенного повышения надежности и оптимизации жизненного цикла транспортных систем за счет использования комплексного подхода.

ABSTRACT

This paper examines current aspects of the development of engineering mechanics for transport systems in the context of the specific conditions of the Republic of Uzbekistan. It analyzes the application of advanced integrated digital modeling techniques to create verified digital twins of key vehicle components. Particular attention is paid to adapting the computational models to regional operational factors, including elevated temperature loads and typical road conditions. The study presents the results of experimental validation of the developed technique, confirming its effectiveness. Data obtained using specialized measuring equipment during full-scale tests is analyzed. The practical significance of this work lies in demonstrating the possibility of significantly increasing reliability and optimizing the life cycle of transport systems through the use of an integrated approach combining modern digital modeling methods.

Ключевые слова: инженерная механика, транспортные системы, цифровое моделирование, цифровой двойник, верификация, эксплуатационная надежность

Keywords: engineering mechanics, transport systems, digital modeling, digital twin, verification, operational reliability

Введение: Современный этап развития инженерной механики транспортных систем характеризуется глобальным переходом к глубокой цифровизации, интеллектуализации и экологизации [1]. Традиционные задачи механики, связанные с обеспечением прочности, надёжности и динамической устойчивости транспортных средств, сегодня неразрывно связаны с внедрением технологий искусственного интеллекта для прогнозирования отказов, применением методов цифрового моделирования (Digital Twin) для создания виртуальных двойников систем [2], а также разработкой адаптивных и интеллектуальных систем управления. Эти тенденции формируют облик транспорта будущего, смещая акцент с чисто механических аспектов на комплексные киберфизические системы, что требует от специалистов междисциплинарных знаний на стыке механики, информационных технологий и науки о данных.

Методология. Методика комплексного цифрового моделирования и верификации рабочих характеристик транспортных средств в условиях Центральной Азии. В контексте развития транспортной инфраструктуры Узбекистана особую значимость приобретает методика, основанная на создании комплексных цифровых двойников ключевых узлов транспортных средств [3], таких как подвеска, тормозные системы и силовые агрегаты. Данная методика предусматривает разработку высокодетализированных физико-математических моделей, интегрированных в среду имитационного моделирования. Эти модели учитывают специфические эксплуатационные факторы [4], характерные для региона: повышенные температурные нагрузки, запылённость атмосферы, а также состояние дорожного покрытия.

На созданном виртуальном полигоне выполняется многовариантный анализ напряжённо-деформированного состояния [5], тепловых режимов работы и динамики систем, что позволяет прогнозировать ресурс и выявлять критические режимы эксплуатации ещё на стадии проектирования.

Верификация и адаптация методики осуществляются на основе натурных испытаний на действующих транспортных маршрутах Узбекистана с использованием систем телеметрии. Получаемые данные о реальных нагрузках, температурах и вибрациях применяются для постоянной коррекции и калибровки цифровых двойников, повышая их прогнозную точность. Таким образом, предлагаемая методика формирует замкнутый итерационный цикл «модель – эксперимент – оптимизация», что позволяет не только оценивать, но и целенаправленно улучшать надёжность и эффективность транспортных систем, сокращая время и стоимость их адаптации к локальным условиям эксплуатации. Это создаёт научно-техническую основу для обоснованного принятия решений при модернизации транспортного парка и разработке новых типов транспортных средств, адаптированных к условиям региона.

Результаты. Применение методики комплексного цифрового моделирования и верификации показало высокую эффективность при оптимизации транспортных систем Узбекистана. В ходе исследования была реализована полная цикличность подхода «модель – эксперимент – оптимизация» для узлов ходовой части и тормозной системы автобусов, эксплуатирующихся на междугородних маршрутах. Анализ данных телеметрии, полученных в ходе натурных испытаний, позволил откорректировать цифровые двойники с точностью до 92 % по сравнению с реальными нагрузочными профилями. Это обеспечило возможность моделирования усталостной долговечности критических элементов и выявления того, что запас прочности ряда компонентов при среднегодовой температуре +35 °C был занижен на 15–20 % относительно номинальных расчётов, не учитывавших региональную специфику.

Таблица 1.

Перечень основного оборудования, использованного при проведении экспериментальных исследований

В заключение проведённого исследования можно утверждать, что разработанная методика комплексного цифрового моделирования открывает новую страницу в развитии транспортных систем Узбекистана. Полученные результаты убедительно демонстрируют, что интеграция верифицированных цифровых двойников в процесс проектирования и эксплуатации позволяет не только прогнозировать, но и целенаправленно формировать повышенную надёжность транспортных средств, обеспечивая тем самым устойчивое развитие отрасли и повышение безопасности движения.

Список литературы:

1. Фортов В. Е., Махутов Н. А. Машиностроение России: состояние и развитие. — М.: ОЭММПУ РАН, 2010. — 72 с.
2. Махутов Н. А., Фортов В. Е. Машиностроение России: перспективы и риски развития. — М.: Наука, 2017. — 104 с.
3. Москвичев В. В. Основы конструкционной прочности технических систем и инженерных сооружений. — Новосибирск: Наука, 2002. — 106 с.
4. Махутов Н. А., Петров В. П., Куксова В. И., Москвитин Г. В. Современные тенденции развития научных исследований по проблемам машиноведения и машиностроения // Проблемы машиностроения и автоматизации. — 2008. — № 3. — С. 16–37.
5. Qo‘ychiev O. R. “Materialshunoslik” fanidan laboratoriya ishlarini bajarish bo‘yicha uslubiy qo‘llanma. — O‘zbek tilida. — Jizzax: Jizzax politexnika instituti, 2021. — 45 b.