streszczenie pracy doktorskiej modelowanie interakcji podwozia

mgr inż. Damian Stefanow
Wydział Mechaniczny
Politechnika Wrocławska
STRESZCZENIE PRACY DOKTORSKIEJ
MODELOWANIE INTERAKCJI PODWOZIA GĄSIENICOWEGO Z
OŚRODKIEM ROZDROBNIONYM
Na podstawie obszernej analizy literatury światowej, określono wady i zalety
najczęściej stosowanych metod pomiarowych do badań wytrzymałości gruntów na ścinanie.
Ustalono także, jakie ich cechy są istotne z punktu widzenia badań na potrzeby inżynierii
pojazdów terenowych i modelowania interakcji podwozi z podłożem odkształcalnym.
Korzystając z tej wiedzy, zaprojektowano i wykonano innowacyjne urządzenie do
wyznaczania wskaźników interakcji pojazdów terenowych z ośrodkami rozdrobnionymi.
Urządzenie – dzięki odpowiedniej geometrii, eliminującej tzw. efekt skali, kinematyce
kopiującej badane zjawisko, a przede wszystkim realizacji procesu ścinania z dużymi
prędkościami – umożliwia identyfikację eksperymentalną parametrów wytrzymałościowych
gruntu w sposób możliwie najlepiej naśladujący procesy zachodzące pod elementami
jezdnymi pojazdów.
Przy użyciu nowego urządzenia przeprowadzono badania w szerokim zakresie, na
różnorodnych gruntach, zarówno spoistych jak i sypkich. Na podstawie przeprowadzonych
badań, wyznaczono eksperymentalne wskaźniki interakcji posiłkując się kryterium
Coulomba-Mohra. Wykazano, że prędkość realizacji procesu ścinania znacząco wpływa na
otrzymane wskaźniki. Ścinanie gruntów spoistych z prędkościami jakie występują pod
elementami jezdnymi pojazdów (rzędu nawet kilkudziesięciu cm/s) powoduje wzrost
zmierzonej wytrzymałości na ścinanie nawet o ok. 300%. Badania przeprowadzone na glebie
gliniastej, wykazały również, że ze wzrostem prędkości ścinania to głównie kohezja
powoduje wzrost wytrzymałości na ścinanie.
Na podstawie danych otrzymanych w badaniach eksperymentalnych gruntów,
sformułowano model matematyczny podwozia poruszającego się po ośrodku rozdrobnionym.
W modelu tym po raz pierwszy uwzględniono wpływ prędkości ścinania gruntu na
współczynnik uciągu pojazdu. Na podstawie przeprowadzonych symulacji wykazano, że
uwzględnienie zjawiska dynamicznego umocnienia gruntu, powoduje wzrost prognozowanej
siły uciągu o 20-60% w zależności od gruntu, a nawet więcej przy dużych poślizgach
gąsienicy. Symulacje umożliwiły również sformułowanie szeregu wskazówek dotyczących
optymalizacji podwozia na gąsienicach elastomerowych.