Вузловими зміщеннями можуть бути компоненти вектора переміщень вздовж осей координат і кути повороту елемента в вузлах навколо осей координат. Узагальнені вузлові зміщення позначаються терміном ступеня свободи або скорочено DOF (degrees of freedom).
Набір або список ступенів свободи моделі залежить від типу елементів, що використовуються при моделюванні. p> Так, у вузлах елементів працюють на вигин і кручення (елементи балки і оболонки) визначені всі шість компонентів зсувів, а у вузлах тривимірних елементів - тільки переміщення вздовж осей координат. Якщо в моделі немає елементів, що працюють на вигин, то список ступенів свобод не міститиме кути повороту елементів у вузлах. Це не означає, що їх немає, просто кути повороту не впливають на величину повної потенційної енергії конструкції.
1.2 Навантажувальні режими
У процесі експлуатації на КМ діють навантаження, що виникають при її русі за дорожньої поверхні, які зазвичай носять випадковий характер. Їх можна поділити на випадкові і детерміновані. Ці навантаження діють на несучу систему КМ і утворюють просторову систему. Визначення величин і напрямів навантажень - досить складне завдання, тому при розрахунках з усієї сукупності враховують навантаження, які виникають в екстремальних умовах експлуатації (граничні навантаження) (рис. 1.2.1).
Розглянемо екстремальні детерміновані навантаження і відповідні їм режими експлуатації. Статичні розрахунки несучих систем КМ виконують для симетричних (Вигин), кососімметрічних (кручення) і бічних (у горизонтальній площині) навантажень.
Вертикальну симетричне навантаження R Z (рис. 1.2.1, а) можна обчислити, використовуючи вираз
В
де G Hj - вага i-го непідресореної вузла чи агрегату КМ, k Д -коефіцієнт динамічності, що приймається в залежності від типу КМ: для вантажних
k Д = 3,0; для КМ високої прохідності k Д = 3,5 ... 4,0; для легкових КМ і автобусів k Д = 2,0 ... 2,5; n - число коліс, що взаємодіють з опорною поверхнею.
Вертикальна несиметрична навантаження виникає при наїзді колесом на перешкоду й за вивішуванні колеса (або коліс) (рис. 1.2.1, б). У першому випадку вертикальну несиметричну навантаження можна визначити за наведеною вище формулою, враховуючи, що k Д = 1,5 для вантажних КМ;
k Д = 1,8 для автомобілів високої прохідності; k Д = 1,3 для легкових КМ і автобусів.
В
Рис. 1.2.1. Розрахункові режими навантаження: а - вертикальна симетричне навантаження; б - наїзд колесом на перешкоду та вивішування колеса; в - горизонтальна навантаження при русі по криволінійній траєкторії; г - наїзд колесом на ступеневу перешкоду; д - рух КМ по воді
Момент, закручує несучу систему, дорівнює
В
Тут R ПР , R Л - навантаження на правому (R 1 ) і лівому (R 2 ) передніх колесах відповідно, В - колія.
При розрахунку несучої системи на вигин від дії вертикальних навантажень необхідно враховувати координати точок їх додатки. Динамічні навантаження в цьому випадку характеризуються емпіричними коефіцієнтами (наприклад, коефіцієнтом динамічності).
Бічні сили діють на КМ при її русі по криволінійній траєкторії (рис. 1.2.1, в), у разі появи несиметричних навантажень при тяговому і гальмовому режимах, а також при бічному зіткненні з перешкодою.
Максимально можлива відцентрова сила Fy до перевороту за криволінійному русі визначається наступним виразом (див. рис. 1.2.1. в)
В
де R y - реакція від дороги на колеса, z M - відстань від опорної поверхні до центру мас КМ. При цьому
В
l З , l П - відстань відповідно від задньої і передньої осей до центру мас. Для випадку на рис. 1.2.1, г
В
R Z 0 - статичне навантаження на передню вісь; в = arctg [l - H/r d ], де r d - динамічний радіус колеса; Н - висота перешкоди.
Найбільші горизонтальні навантаження виникають при повороті і бічному ударі об перешкоду та можуть становити до 80% від ваги КМ, що припадає на вісь; в разі несиметричних навантажень при тяговому і гальмовому режимах - близько 8% від ваги КМ. p> При бічному ударі переднім колесом об перешкоду на КМ діють навантаження, найбільша з яких згинає несучу систему в горизонтальній площині. У випадку екстремального режиму бічна навантаження пропорційна вазі КМ і коефіцієнту k Пѓ зчеплення колеса з поверхнею дороги (з урахуванням коефіцієнта динамічності):
В
При наїзді КМ переднім колесом на перешкоду на колесо діє сила, яку можна розкласти на поздовжню R x і вертикальну R z (рис. 1.2.1, г). Вертикальна навантаження може приводити до закручування несучої системи. Причому ...
