Моделювання життєвого циклу регенеровуваних автомобільних напівпричепів на етапі проектування

На ітерації (0-Т0), тобто при моделюванні виготовлення рами, кількість одиниць, які додаються до нульової матриці, визначається елементами матриці імовірностей дефектів складання. 

С-матриця одержується за таким алгоритмом: 

1. Формується нульова матриця порядком NхМmax. 

2. В початкову кінцевоелементну модель, яка відповідає за структурою та параметрами елементів кресленню об`єкта, вносяться зміни (обнулюються параметри жорсткості) до тих релейних елементів, вимкнення яких передбачене дефектами виготовлення рами. 

3. Виконується розрахунок на моделі в статичному режимі напружень ijt у місцях можливих пошкоджень  . 

4. Для тих місць можливих пошкоджень  , де виконується нерівність: 

 

Кз ijt max, (14)

 

де max – гранично допустимі напруження для відповідного місцю матеріалу конструкції; Кз – коефіцієнт запасу, який призначається окремо для нового виробу та після кожного чергового ремонту, відповідні нулі в матриці (п. 1) замінюються одиницями. С-матриця готова. 

Поелементним множенням (ПЕМ) П-матриць та С-матриць на кожній ресурсній ітерації одержували -матрицю для розрахунку чергового стану імовірнісного автомату, що моделює стан рами напівпричепу. 

У четвертому розділі виконане імітаційне моделювання життєвого циклу автомобільних напівпричепів ОдАЗ-93571 із рамами різних конструкцій. Початковою інформацією для такого моделювання були креслення рами, дані обстежень 134 нових напівпричепів та відомості про результати їх полігонних випробувань. Згідно з цими відомостями, визначені 12 типів головних пошкоджень, які зустрічаються при випробуваннях. З урахуванням кількості місць пошкоджень, перетворенням у моделі піддавалися матриці порядку 12х17. Кількість релейних елементів у моделі дорівнювала 456, а місця їх встановлення відповідали місцям реальних пошкоджень, які фіксувалися під час випробувань (рис. 6). 

Адекватність кінцевоелементної моделі рами яка створена за допомогою ППП “ПАРСЕК” (рис. 7) та, крім релейних, містить ще 948 оболонкових та 16 стержневих кінцевих елементів, була підтверджена порівнянням даних, одержаних при моделюванні статичного режиму навантаження під час стендових випробувань та при експериментальному вимірюванні напружень у характерних точках конструкції. Досягти адекватності вдалося тільки після врахування ролі зварних швів у розподілі навантажень між елементами системи. 

Імітаційне моделювання життєвого циклу напівпричепу дозволило прогнозувати техніко-економічні показники його експлуатації на протязі планового ресурсу. 

Встановлено, що сумарні витрати на підтримання напівпричепу у робочому стані Впід зростають під час експлуатації до списання, а питомі витрати Впит проходять через мінімум, тобто має місце деякий оптимальний ресурс, після відпрацювання якого економічно вигідніше придбати новий напівпричіп, ніж лагодити зношений. 

У цих умовах зміна конструкції рами напівпричепу може бути визнана доцільною, якщо разом із зниженням величини оптимального ресурсу буде збільшуватись інший показник – вантажепідйомність транспортного засобу. Тоді за менший час експлуатації напівпричіп перевезе таку ж, або навіть більшу кількість корисних вантажів. Тому для порівняння був запропонований новий показник – питомий оптимальний ресурс: відношення оптимального ресурсу до власної ваги напівпричепу без зміни сумарної ваги напівпричепу та вантажу. 

Виконані порівняльні оцінювання питомих експлуатаційних характеристик рам різних конструкцій та запропоновані рекомендації, які дозволяють знизити споряджену масу напівпричепу, а з тим і підвищити його вантажепідйомність на 12%. Результати дисертаційних досліджень одержали підтвердження при виробничих випробуваннях. 

 

 

Як показує огляд численних джерел інформації, умови роботи напівпричепу відрізняються високою ступінню невизначеності параметрів внутрішнього стану та характеристик зовнішньої дії протягом усього життєвого циклу, який сягає кількох років або навіть десятиріч. З іншого боку, автомобільний напівпричіп, як і будь-який транспортний засіб, є джерелом підвищеної небезпеки. 

Життєвий цикл технічних систем, що відновлюються, до яких відноситься автомобільний напівпричіп, складається з дискретних відрізків ресурсного параметру (часу, довжини пробігу, тощо), наприкінці кожного з яких відбувається відновлення працездатності системи (ремонт) або списання, зважаючи на техніко-економічну доцільність ремонту. Тому імітаційне моделювання життєвого циклу напівпричепу на етапі проектування з метою порівняльного оцінювання експлуатаційної надійності альтернативних варіантів конструкції запропоновано робити за допомогою дискретних моделей у вигляді кінцевих автоматів, у яких множина внутрішніх станів, а також множини початкових та вихідних сигналів є скінченними множинами. 

Встановлено, що умови експлуатації тримальних систем напівпричепів є сполученням невизначеностей як мінімум шести видів: зовнішніх сил та моментів, руйнування елементів та зварових швів, статичної невизначаємості, якості виготовлення, прийняття рішень про відмови, ремонт та списання. Тому у межах дискретного відрізку ресурсу поведінка системи може бути передбачена тільки з деякою імовірністю. Запропоновано у якості кінцево-автоматних моделей таких систем використовувати моделі у вигляді імовірнісних автоматів, тобто дискретних потактових перетворювачів з пам`ятю, функціонування яких у кожному такті залежить тільки від стану пам`яті у ньому та може бути описане статистично. 

Запропонована структура системи експрес-оцінювання питомих витрат на експлуатацію металоконструкцій типу рам, яка складається з блоків моделювання НДС, моделювання пошкоджень та розрахунку питомих витрат. В основі блоку моделювання НДС – кінцевоелементна модель рами напівпричепу, структура якої на кожній ресурсній ітерації моделювання визначається не тільки конструкцією рами (тобто її ідеальним станом, який відповідає кресленню), але й усіма пошкодженнями, що накопичилися у період експлуатації на поточній ітерації, а також дефектами, пов`язаними із недоброякісним ремонтом після кожної попередньої. 

В основу блоку моделювання пошкоджень покладено модуляцію потоку