Подробное описание документа

   Совместное применение метода топологической оптимизации и аддитивных технологий для быстрой модернизации несущих систем колёсных маши / Попова К. В., Вдовин Д. С., Бяков К. Е., Душкин М. А. // Труды НАМИ. - 2025. - № 3. - С. 61-72.

Введение (постановка задачи и актуальность). В процессе доводки или модернизации транспортных средств неизбежно возникают изменения в их компоновке или составе агрегатов. Процесс перепроектирования несущей системы при этом должен быть эффективен по времени и минимален по количеству изменений, но при этом сохранять в конструкции необходимый запас прочности, уровни долговечности и жёсткости. Совместное применение метода топологической оптимизации и аддитивных технологий (например, литьё металлов в 3D-печатные песчаные формы) может обеспечить выполнение таких требований без сильного роста массы несущей системы. Цель исследования - оценка трудоёмкости процесса модернизации несущих систем в условиях частого изменения компоновок и агрегатов с помощью совместного применения метода топологической оптимизации и аддитивных технологий, а также сравнение этого процесса с традиционным проектированием, основанным на ручном конструировании несущих систем с использованием сортамента (листов, профилей) и сборочных операций (клёпка, сварка и т.п.). Методология и методы. Объектом исследования является несущая рама беспилотной грузовой тележки, спроектированная методом топологической оптимизации. В конструкции этой тележки были изменены агрегаты - рулевой механизм и системы привода, что потребовало доработки несущей системы под новую компоновку машины. Разработан и описан метод быстрой доводки несущей системы под новое компоновочное пространство с использованием топологической оптимизации с учётом изготовления аддитивным методом - литьё алюминиевого сплава АК7ч в напечатанные на 3D-принтере песчаные формы. Результаты и научная новизна. Представлены результаты проверочных расчётов вновь спроектированной и исходной рам на прочность, жёсткость, устойчивость. Проведён сравнительный анализ исходной и модернизированной геометрии рамы. Перечислены преимущества и особенности совместного применения метода топологической оптимизации и аддитивных технологий по сравнению с ручным проектированием с применением традиционных технологий. Практическая значимость работы заключается в том, что разработанная методика доводки несущих систем позволяет значительно ускорить процесс адаптации конструкций под часто изменяющиеся компоновки. Показано, что получаемые данным методом конструкции не ухудшают массовые и прочностные характеристики несущих систем, а их геометрия не имеет глобальных изменений в силовой схеме.
Ключевые слова топологическая оптимизация, аддитивные технологии, синтез силовой схемы, пространство проектирования, транспортно-технологические средства