Моделируя удар: как белорусские инженеры считают столкновения до миллиметра
Одна из важных составляющих системы пассивной безопасности рельсовых беспилотников (юнимобилей) — деформационная труба. Она поглощает энергию удара и замедляет скорость транспортного средства в случае аварийного столкновения. В рамках научно-исследовательской деятельности специалисты UST Inc. разработали и протестировали методику, позволяющую приблизить компьютерное моделирование поглощения энергии удара к реальным промышленным испытаниям.
Разработка численных моделей
Исследование началось с разработки численных моделей, имитирующих поведение деформационных труб при различных сценариях столкновения. Эти элементы конструкции играют ключевую роль в системах пассивной безопасности: при аварии берут на себя основную ударную нагрузку и деформируются определенным образом, чтобы поглотить как можно больше энергии и тем самым защитить пассажиров и оборудование.
После построения моделей исследователи перешли к их верификации — сравнению компьютерных расчетов с данными реальных экспериментов. В испытательном центре UST Inc. были проведены натурные испытания, в ходе которых замерялись усилия сопротивления труб при деформации. Было отмечено, что результаты, полученные в симуляциях, практически совпадают с экспериментальными.
Это дало уверенность в корректности выбранного подхода к моделированию и подтвердило точность заданных граничных условий и параметров материалов.
Определение зависимостей
Следующим этапом стал анализ влияния конструктивных параметров труб на их способность поглощать энергию. В серии вычислительных экспериментов исследовалось влияние таких параметров, как:
● толщина стенки трубы;
● коэффициент трения между взаимодействующими деталями;
● угол расширения конуса ползуна, задающий геометрию взаимодействия элементов при сжатии трубы.
Эксперимент показал, что:
● увеличение толщины стенки и коэффициента трения ведет к почти линейному росту силы сопротивления;
● угол наклона конуса оказывает нелинейное влияние на силы в системе. Изменение угла меняет одновременно и контактную площадь, и вектор действия сил, что сильно сказывается на результате. Это усложняет расчеты, но дает новые возможности для тонкой настройки конструкции.
Полученные массивы данных результатов расчетов различных зависимостей стали значимым вкладом в инженерную базу. Теперь проектирование новых труб будет требовать меньше физических испытаний, а конструкторы смогут предсказывать поведение изделий с высокой точностью.
Методика, которая меняет правила
Создание методики компьютерного моделирования поглощения энергии, представляющей собой поэтапную инструкцию по проведению численного анализа, стало одним из ключевых достижений. Сама методика включает:
● создания конечно-элементных моделей (КЭМ);
● задание параметров материалов и характеристик конечных элементов;
● формирование граничных условий, выбор и настройку контактных взаимодействий;
● настройку управляющих параметров расчета и отображения полученных результатов расчетов.
Эта методика не просто позволяет заменять физические тесты виртуальными, но и приближает моделирование к реальным промышленным испытаниям. Экономятся ресурсы, снижаются сроки разработки и повышается безопасность конечного продукта.
От виртуального к реальному
Разработанная белорусскими инженерами методика расчета уже показала свою эффективность на практике. Ее применили при разработке конструкций для транспортных модулей нового поколения — uCont U4-192-21 и uBus U4-212-01. Эти деформационные трубы спроектированы так, чтобы обеспечивать максимальную безопасность при минимальной массе, что особенно важно для рельсового транспорта с повышенными требованиями к энергоэффективности.
Telegram 
Дзен 
VK Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
Палеонтологи описали новый вид ископаемой птицы мелового периода, жившей на территории современного Китая 121 миллион лет назад. У маленькой птички размером с воробья были два необычайно длинных хвостовых пера, вдвое превышающих длину ее тела. Перья, по всей видимости, носили декоративный характер и двигались только вверх и вниз, что напоминает брачные игры самцов современных птиц.
Черные дыры, возможно, не такие «сломанные» объекты, как считалось полвека. Автор нового исследования показал, что даже в рамках Общей теории относительности черная дыра может избежать сингулярности — точки, где законы физики перестают работать. Если он прав, новая теория гравитации для «спасения» физики внутри космических «монстров» не понадобится.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно