Są one podzielone na trzy grupy, do których przypisano odmienne współczynniki bezpieczeństwa materiałowego i współczynniki przeciążeniowe. Pierwsza grupa to przypadki związane z obciążeniem ładunkiem normatywnym i brakiem ruchu. W drugiej grupie znajdują się przypadki eksploatacyjne, związane z ruchem pojazdu. W trzeciej grupie znalazły się przypadki ekstremalne, takie jak ponadnormatywne obciążenie naczepy. W przedmiotowym przypadku zdecydowano, że zostaną przeprowadzone obliczenia dla następujących przypadków obciążeń:

I grupa:
a) obciążenie pionowe normatywne

II grupa:
b) zakręt
c) hamowanie
d) zjazd ze wzniesienia z hamowaniem na zakręcie
e) przejazd przez przeszkodę

III grupa:
f) obciążenie pionowe ponadnormatywne

W pierwszej kolejności wykonano analizę dla konstrukcji ze stali Domex 700, tak dobierając grubości elementów cienkościennych, by w żadnym punkcie nie zostały przekroczone dopuszczalne naprężenia dla materiału. Następnie, na podstawie tych wyników przeprowadzono kolejne iteracje dobierając grubości poszczególnych powierzchni tak, by naprężenia były w odpowiednim zakresie dla stali S355.

Rys. 6  Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal Domex 700. Widok izometryczny z góry.

Rys. 7  Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal Domex 700. Widok izometryczny z dołu.

Wyniki obliczeń dla konstrukcji wykonanej ze stali Domex 700 przedstawiono na rysunkach 6 i 7, a dla stali S355 odpowiedno: na rysunkach 8 i 9.

Rys. 8  Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal S355. Widok izometryczny z góry.

Rys. 9  Warstwice naprężeń zredukowanych elementów powłokowych (Equivalent von-Mises Stress – Top/Bottom) wg hipotezy HMH – przypadek IID, stal S355. Widok izometryczny z dołu.

Na podstawie przeprowadzanych symulacji wykazano jak zastosowanie nowoczesnych wysoko-wytrzymałych stali wpływa na zmniejszenie masy pojazdu przy jednoczesnym zachowaniu trwałości analizowanej konstytucji. Należy jednak zwrócić uwagę, iż niekontrolowane zmniejszenie grubości blach może w konsekwencji również doprowadzić do negatywnego w skutkach zwiększenia podatności ramy na jej wzdłużne skręcanie. Fakt ten może skutkować wystąpieniem zmęczeniowych pęknięć ram oraz trwałych deformacji podczas ich pracy w trudnych warunkach.

Przeprowadzone analizy konstrukcji naczepy kłonicowej z wykorzystaniem modelowania numerycznego przyspieszają całościowy proces projektowania i umożliwiają sprawdzanie konstrukcji niemożliwych do obliczenia za pomocą metod analitycznych. Ponadto, pozwalają także zoptymalizować konstrukcję bez zmniejszania jej wytrzymałości oraz bezpieczeństwa, co prowadzi do redukcji masy i zwiększenia trwałości. Analizy numeryczne pozwoliły na sprawdzenie czy rama naczepy nie jest nadmiernie wytężona, oraz które z elementów powinny zostać zmodyfikowane, ponieważ mogłyby ulec uszkodzeniu, lub są narażone na pęknięcia zmęczeniowe.

Przypadkiem obliczeniowym, dla którego w konstrukcji pojawiały się największe naprężenia był przypadek symulujący zjazd ze zniesienia z hamowaniem na zakręcie. Na jego podstawie zostały dobrane grubości dla obu analizowanych materiałów. Zmieniono je dla powierzchni, gdzie występowały największe naprężenia.

Rys. 10

Na rysunku 10 pokazane zostało, które z elementów zostały zmodyfikowane i o ile konieczne było zwiększenie ich grubości dla wykonania ze stali S355 w porównaniu do stali Domex.

Paula Stankiewicz
Piotr Harnatkiewicz
KOMES Sp. z o.o.

Literatura:

1. Rusiński E., Czmochowski J., Smolnicki T. : Zaawansowana metoda elementów skończonych w konstrukcjach nośnych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2000
2. SSAB : Arkusz danych Domex 700 MC, www.ssab.com/Global/Domex/Datasheets/pl/421_Domex%20700%20MC
3. SSAB : Structural steel, www.ssab.com/Global/Domex/Brochures/en/206_The%20Structural_Steel.pdf

 artykuł pochodzi z wydania 10 (97) październik 2015

Czytaj także:

Analizy filtrowania mgły olejowej powstającej w procesie obróbki

NAFEMS Eastern Europe Conference 2022

Analiza konstrukcji kompozytowych z wykorzystaniem MES w programie Midas NFX

Konferencja NAFEMS Eastern Europe ponownie w Polsce