ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН С ЛЕСНЫМИ ПОЧВОГРУНТАМИ

УДК 004.942:630*31

  • Мисуно Юлия Игоревна − ассистент кафедры лесных машин, дорог и технологий лесопромышленного производства. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: julia.misuno@belstu.by

  • Протас Павел Александрович − кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры лесных машин, дорог и технологий лесопромышленного производства. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: protas@belstu.by

  • Москальчук Леонид Николаевич − доктор технических наук, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, профессор кафедры лесоводства. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: lnm@belstu.by

DOI: https://doi.org/10.52065/2519-402X-2023-264-12

Ключевые слова: САПР, моделирование, инженерный анализ, метод конечных элементов, пневматические шины, лесной почвогрунт, деформируемое основание.

Для цитирования: Мисуно Ю. И., Протас П. А., Москальчук Л. Н. Применение систем автоматизированного проектирования для оценки взаимодействия пневматических шин с лесными почвогрунтами // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2023. № 1 (264). С. 111–120. DOI: https://doi.org/10.52065/2519-402X-2023-264-12.

Аннотация

Решение задачи по оценке взаимодействия различных типов движителей лесозаготовительных машин с почвогрунтами получило дальнейшее развитие с использованием информационных технологий, которые формируют новые методы и способы проведения научных исследований в данной области. В последние годы широкое применение нашло использование систем автоматизированного проектирования (САПР) как более эффективного и достаточно точного инструмента для изучения сложных процессов качения деформируемого колесного движителя по деформируемому опорному основанию. При этом ключевым методом для определения основных характеристик исследуемого процесса взаимодействия является метод конечных элементов (МКЭ).

В данной работе рассмотрены вопросы применения САПР для проведения научных исследований и вычислительного эксперимента при изучении процесса взаимодействия пневматических шин, устанавливаемых на колесные движители лесозаготовительных машин, с почвогрунтами. Был проведен анализ применяемых систем и продуктов САПР, их технических возможностей для выполнения этапов моделирования и инженерных расчетов. Для решения задачи по определению параметров взаимодействия пневматического колеса с лесным почвогрунтом в работе были описаны особенности, необходимые условия и исходные данные с учетом выбранного программного обеспечения, характеристик исследуемых объектов, моделируемых условий их взаимодействия и определяемых параметров.

В статье дается заключение о роли вычислительного эксперимента в САПР в общей методологии научно-исследовательских работ, а также о целесообразности использования данного инструмента в совокупности с теоретическими и экспериментальными этапами исследований.

Скачать

Список литературы

  1. Болдовский В. Н. Исследование процессов взаимодействия ходовых систем автомобилей с деформируемой опорной поверхностью // Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2012. № 5/4. С. 50–52.
  2. Фокин В. Г. Метод конечных элементов в механике деформируемого твердого тела. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2010. 131 с.
  3. Ширвель П. И. Основы метода конечных элементов в мехатронике: в 2 ч. Ч. 1. Минск: БНТУ, 2015. 89 с.
  4. Использование метода конечных элементов для решения задач террамеханики / Д. С. Тесленко [и др.] // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. 2014. № 5. С. 52–58.
  5. Pneumatic tyres interacting with deformable terrains / C. A. Bekakos [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. 2016. Vol. 744, no. 1. P. 1–12. DOI:10.1088/1742-6596/744/1/012213.
  6. Development of accurate pneumatic tyre finite element models based on an optimization procedure / C. A. Bekakos [et al.] // VII European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, Crete, June 5–10th 2016. Vol. 1. Crete, 2016. P. 8262–8274. DOI:10.7712/100016.2411.5279.
  7. Bekakos C. A., Papazafeiropoulos G. Finite element modeling of a pneumatic tyre interacting with rigid road and deformable terrain // Int. J. Vehicle Performance. 2017. Vol. 3, no. 2. P. 142–166. DOI:10.1504/IJVP.2017.083359.
  8. FEM model to study the influence of tire pressure on agricultural tractor wheel deformations / S.-St. Biris [et al.] // Engineering for Rural Development: Proceedings of the 10th International Scientific Conference. Jelgava, Latvia, 26–27 May 2011. Jelgava, 2011. Ref. 9. P. 223–228.
  9. Ungureanu N., Vlăduț V., Biriș S.-Șt. FEM modelling of soil behavior under compressive loads // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 163. P. 1–10. DOI:10.1088/1757-899X/163/1/012001.
  10. Мисуно Ю. И., Протас П. А. Особенности конструкции шин лесозаготовительных машин и пути их совершенствования // Технология и техника лесной промышленности: тез. докл. 82-й науч.-техн. конф. профес.-преподават. состава, науч. сотрудников и аспирантов (с междунар. участием), Минск, 6–7 февр. 2018 г. Минск, 2018. С. 27–28.
  11. Бесхлебников И. В. Классификация САПР и их функциональное назначение // Международный студенческий научный вестник. 2019. № 6. URL: https://s.eduherald.ru/pdf/2019/6/19836.pdf (дата обращения: 15.10.2022).
  12. Общие сведения о САПР. Классификация и состав САПР // ИНФОТЕХ. URL: http://infoteh.h1n.ru/gallery/sl2.pdf (дата обращения: 20.09.2022).
  13. Шимановский А. О., Путято А. В. Применение метода конечных элементов в решении задач прикладной механики. Гомель: БелГУТ, 2008. 61 с.
  14. Унянин А. Н., Евстигнеев А. Д. Моделирование и инженерный анализ с помощью программного комплекса NX. Ульяновск: УлГУ, 2017. 212 с.
  15. Рыжов С. А., Ильин К. А., Варюхин А. Н. Проектирование шин с использованием программного комплекса ABAQUS // САПР и графика. 2006. № 1. URL: https://sapr.ru/article/14869 (дата обращения: 05.10.2022).
  16. Автоматизированное моделирование и расчет конструкций в ANSYS: одномерные модели / О. А. Саченков [и др.]. Казань: Казан. ун-т, 2019. 140 с.
  17. Иванов Д. В., Доль А. В. Введение в Ansys Workbench. Саратов: Амирит, 2016. 56 с.
  18. Протас П. А., Мисуно Ю. И. Исследование давления колесного движителя форвардера «АМКОДОР 2661-01» на опорную поверхность // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2017. № 2. С. 251–258.
  19. Касперович А. В., Шашок Ж. С., Мозгалев В. В. Технология производства шин. Минск: БГТУ, 2011. 147 с.
  20. Яковлев М. Я. Моделирование эффективных механических характеристик резинокорда при конечных деформациях: дис. … канд. физ.-мат. наук: 05.13.18. М., 2014. 126 л.
  21. Хотько А. В., Шилько С. В. Применение теории сетчатых оболочек при проектировании автомобильных шин диагональной конструкции // Механика машин, механизмов и материалов. 2020. № 1 (50). С. 5–11.
  22. Assessment of Mechanical Properties of Offroad Vehicle Tire: Coupons Testing and FE Model Development / P. Baranowski [et al.] // Acta Mechanica et Automatica. 2012. No. 2. P. 17–22.
  23. Мисуно Ю. И., Протас П. А. Решение задачи определения воздействия движителя на почвогрунт с учетом реологических факторов // Лесная инженерия, материаловедение и дизайн: материалы докладов 85-й науч.-техн. конф. (с междунар. участием), Минск, 1–13 февр. 2021 г. Минск, 2021. С. 46–47.
Поступила 15.10.2022