8.02.2021 №6

image

Результаты совместной работы ученых ОИМ и ИММС НАН Беларуси вошли в топ-10 за 2020 год.

Белорусские ученые разработали методологию создания информационных моделей – цифровых двойников механических, гидро- и электромеханических приводов, как иерархических систем «материал – деталь – изделие», и основанный на ней комплекс методов моделирования и оценки базовых свойств технически сложных изделий. Результаты опубликованы в международных изданиях, отражены в госстандартах, использованы на предприятиях и в организациях Минпрома, Белнефтехима, МЧС и Министерства образования.

Мультидисциплинарная методология основана на новых принципах построения моделей и методов моделирования приводов для применения на стадиях проектирования, инжиниринга, мониторинга и прогнозирования функцио­нальных и ресурсных свойств.

В 2020 году завершены разработки государственных стандартов СТБ 2578-2020 и СТБ 2579-2020, методики моделирования рабочих процессов электробусов (по гранту ERA-NET Cofund Electric Mobility Europe, программа HORIZON 2020), методики расчета надежности автотехники МАЗ; выполнена программа лабораторных испытаний и получены экспериментальные данные для цифрового компьютерного моделирования и проектировочных расчетов автомобильных шин.

Разработаны теоретические основы нового направления механики – ресурсной механики машин. Трансмиссия мобильной машины рассмотрена как объект, в котором проявляются особенности современных технически сложных изделий (ТСИ): разнообразие конструктивных решений, вариативность условий эксплуатации и действий оператора, вероятностный характер процессов нагружения, зависимое поведение компонентов под действием общих факторов. На основе схем предельных состояний созданы новые методы оценки надежности ТСИ, введено понятие расхода ресурса многокомпонентных систем и разработаны соответствующие методики расчета. Разработки реализованы в программных комплексах, государственных стандартах, использованы на промышленных предприятиях, в учебных и исследовательских организациях. Разработаны методология и тео­рия вибрационно-импульсного диагностирования и вибромониторинга трансмиссионных узлов мобильной техники, что позволяет прогнозировать их остаточный ресурс в процессе эксплуатации. Результаты исследований реализованы при создании не имеющей аналогов автоматизированной системы безразборной оценки технического состояния редукторов мотор-колес самосвалов БЕЛАЗ. Система проводит вибромониторинг в условиях карьерной эксплуатации машины, оценивает остаточный ресурс каждого зубчатого колеса редукторов и своевременно предупреждает водителя о предаварийном состоянии трансмиссии. Созданные программно-аппаратные диагностические комплексы «Тестер Ватсон», «Вибротест», а также методики диагностики внедрены и используются в производстве зубчатых приводов для контроля качества изготовления и разбраковки выпускаемой продукции по виброакустическим, динамическим и кинематическим параметрам на различных белорусских предприятиях.

Развиты методы проектирования трансмиссионных систем на основе типизированных конструктивных видов их компонентов, охватывающих механические, гидромеханические и электромеханические трансмиссии. Эти модели и методы позволяют опре­делять габаритные и упруго-инерционные параметры узлов автомобилей на ранних стадиях проектирования, проводить динамические и прочностные расчеты и выбор размеров трансмиссионных компонентов в общем цикле проектирования.

Разработаны методы расчета высокоскоростных узлов, используемых в приводах электромобилей. Эти результаты использованы при проектировании гидро- и электромеханических приводов отечественных автомобилей. Создана инфраструктура для разработки и испытаний основных компонентов приводов электромобилей, сформирована Программа развития электротранспорта на 2020–2025 годы.

В Институте механики металлополимерных систем им. В.А. Белого (ИММС) НАН Беларуси созданы цифровые двойники процессов объемного деформирования и контактного трения на основе микромеханических моделей неоднородных материалов. Они могут быть использованы для уточненного прочностного анализа композитных конструкций как эволюционирующих иерархических систем. Предложен двухуровневый расчетный метод, позволяющий решить задачу оптимизации параметров армирования материала, исходя из заданных характеристик элементов приводов машин. Метод способствует достижению равнопрочности и требуемой деформативности деталей сложной формы на стадии проектирования с возможностью использования цифрового двойника в качестве 3D-модели для быстрого прототипирования изделий экструдируемыми полимерными композитами оптимального состава. Полученные результаты внедрены на предприятиях при проектировании автомобильных шин, высокопрочных корпусных деталей для космической техники, эндопротезов для медицины.

Сергей ПОДДУБКО, Владимир АЛЬГИН, Николай ИШИН,

Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси

Сергей ШИЛЬКО, ИММС НАН Беларуси

На фото: авторы материала

Фото С. Дубовика, «Навука»