Для расчета были составлены также КЭМ рулевой колонки и по-
душки безопасности (рис. 5,
б
).
Конечно-элементные модели построены на базе элементов ти-
па Shell (для моделирования подушки, корпуса рулевой колонки,
рулевого колеса) и Beam (для учета упругих свойств рулевой колон-
ки). В качестве материала для КЭМ подушки был выбран материал
MAT_FABRIC, специально предназначенный для описания свойств
подушек безопасности. Данный материал представляет собой модель
многослойного ортотропного композитного материала и доступен для
моделирования трех- и четырехузловыми КЭ. В дополнение к этим
важным свойствам модель материала позволяет применять специаль-
ную формулировку оболочечных элементов, наиболее подходящих для
больших деформаций, которые происходят при надувании подушки
безопасности.
В качестве объекта исследования для иллюстрации эффективности
предлагаемого метода был выбран полноприводный автомобиль ВАЗ,
поскольку он в первоначальном варианте при испытаниях не удовле-
творял требованиям правил Euro NCAP, а также является одним из
популярных на отечественном рынке автомобилем. Согласно разрабо-
танному методу проведены расчет и оценка поведения основных эле-
ментов КЭМ кузова в исходном варианте и выполнена общая проверка
на удовлетворение требованиям правил ЕЭК ООН. Была выявлена не-
достаточная жесткость кузова (отмечена травмируемость манекена),
что повлекло за собой необходимость доработки кузова (была повы-
шена жесткость зоны моторного щита, локальных зон лонжеронов и
применен пеноалюминий в лонжеронах).
Анализ результатов расчета доработанного кузова (см. рис. 3) по-
казал, что лонжерон деформируется в осевом направлении с незначи-
тельным изгибом (в то время как в исходном кузове лонжерон изги-
бался существенно вследствие образования пластического шарнира), и
отличается увеличенной энергоемкостью по сравнению с исходной мо-
делью. Максимальное перемещение лонжерона в продольном напра-
влении не превысило 509 мм (табл. 1). Характер деформации основ-
ных элементов кузова отличается в лучшую сторону по сравнению с
исходной моделью за счет перераспределения усилий между основны-
ми силовыми элементами. В нижней части кузова и элементах пола
закручивание, имевшее место ранее, практически отсутствует ввиду
общего увеличения крутильной жесткости конструкции. Перемеще-
ния оконных и дверных стоек не превышают 70 мм, что объясняется
отсутствием в модели силовых элементов дверей и лобового стекла.
График ускорения центра масс головы манекена представлен на рис. 6.
68 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2013. № 1
