Details

Объектом выпускной квалификационной работы является силовой каркас высокопольного туристского автобуса, предметом – его поведение при боковом опрокидывании. Цель работы – разработка расчётной модели проведения испытания автобуса на опрокидывание в соответствии с Правилами ЕЭК ООН № 66 и анализ деформирования конструкции. Методология базируется на методе конечных элементов в динамической нелинейной постановке с явной схемой интегрирования по времени, реализованной в программном комплексе ANSYS Workbench/LS‑DYNA. Геометрическая модель построена в CAD‑системе PTC Creo Parametric с использованием модуля AFX. В работе выполнен обзор типичных конструкций высокопольных автобусов, нормативных требований к пассивной безопасности и существующих подходов к численному моделированию опрокидывания. Разработана детализированная оболочечная конечно‑элементная модель трёхосного автобуса вместимостью 54 пассажиров с учётом распределённых и сосредоточенных масс. Проведена верификация модели посредством статического нагружения и модального анализа. Выполнен динамический расчёт опрокидывания, по результатам которого зафиксировано проникновение стоек в остаточное пространство. Предложена и численно обоснована конструктивная модификация – увеличение толщины стенок стоек боковин до 3,5 мм в сочетании с заменой материала на сталь S355JR, позволившая полностью исключить проникновение стоек в остаточное пространство. Дополнительно исследована возможность применения секционного метода. Область применения результатов – проектно‑конструкторская деятельность предприятий, специализирующихся на разработке, производстве и сборке автобусов различного назначения. Использование разработанной модели и предложенных модификаций позволяет сократить объём дорогостоящих физических краш‑тестов и повысить пассивную безопасность туристских автобусов. Выполненная работа подтверждает эффективность сочетания виртуальных испытаний с локальными усилениями конструкции.

The object of the final qualifying work is the power frame of a high–floor tourist bus, the subject is its behavior during lateral rollover. The purpose of the work is to develop a computational model for testing a bus for tipping in accordance with UN ECE Regulation No. 66 and an analysis of structural deformation. The methodology is based on the finite element method in a dynamic nonlinear formulation with an explicit time integration scheme implemented in the ANSYS Workbench/LS‑DYNA software package. The geometric model is built in the PTC Creo Parametric CAD system using the AFX module. The paper provides an overview of typical high-floor bus designs, regulatory requirements for passive safety, and existing approaches to numerical rollover modeling. A detailed shell finite element model of a three‑axle bus with a capacity of 54 passengers has been developed, taking into account distributed and concentrated masses. The model was verified by static loading and modal analysis. A dynamic rollover calculation was performed, according to the results of which the penetration of the racks into the residual space was recorded. A constructive modification is proposed and numerically justified – an increase in the wall thickness of the sidewall racks to 3.5 mm in combination with the replacement of the material with S355JR steel, which made it possible to completely eliminate the penetration of the racks into the residual space. Additionally, the possibility of using the sectional method is investigated. The field of application of the results is the design and engineering activities of enterprises specializing in the development, production and assembly of buses for various purposes. The use of the developed model and the proposed modifications makes it possible to reduce the volume of expensive physical crash tests and increase the passive safety of tourist buses. The work performed confirms the effectiveness of combining virtual tests with local structural reinforcements.