Teorijsko-eksperimentalna metoda za optimizaciju dinamičkog ponašanja modularnih nadgradnji vatrogasnih vozila

Abstract

U radu je predstavljena teorijsko-eksperimentalna metoda razvijena sa ciljem optimizacije dinamičkog ponašanja modularnih nadgradnji vatrogasnih vozila. Teški uslovi eksploatacije u kojima se vatrogasna vozila koriste, kao i posebni zahtevi za ovu vrstu vozila zahtevaju posvećenost u pristupu optimizaciji nadgradnji sa stanovišta napona, deformacija, zamora, buke, kao i udobnosti i efektivnosti vozila. Optimizacija podrazumeva izbor optimalnih oblika, materijala, dimenzija, veza, oslanjanja, prigušenja i izolacije modula, sa ciljem postizanja optimalnog dinamičkog ponašanja nadgradnje. Metoda opisana u radu sastoji se od dva međusobno povezana dela - teorijskog i eksperimentalnog. Teorijski deo sastoji se od numeričkog modeliranja varijanti nadgradnje i proračuna odziva na dinamičke pobude korišćenjem metode konačnih elemenata, čiji se rezultati naknadno verifikuju kroz eksperimente. Eksperimentalni deo zasniva se na pobudi fizičkih modela nadgradnji pomoću posebno razvijenog mehaničkog pobudnog uređaja, praćenju odziva nadgradnji, kao i promeni ulaznih parametara u procesu projektovanja nadgradnji, sa ciljem dobijanja nadgradnje sa što boljim dinamičkim karakteristikama. Sopstvene frekvencije nadgradnje, važne u smislu rezonantnih zona, dobijene su korišćenjem testa udarom i FFT analize. Ova metoda se pokazala adekvatnom za optimizaciju dinamičkog ponašanja modularnih nadgradnji, kao što su one kod vatrogasnih vozila. Celokupna ispitna instalacija korišćena kroz ovu metodu ilustrativno je prikazana u radu. Takođe, date su smernice za dalje aktivnosti, razvoj i unapređenje ove metode.

This paper shows elaborated theoretical-experimental method used to optimize dynamic behavior of modular superstructures of firefighting vehicles. Harsh exploitation conditions under which firefighting vehicles operates and special requirements for this type of vehicles require dedicated approach to optimization of superstructures in terms of stress, deformation, fatigue, noise, comfort and effectiveness. Optimization implies selection of optimal shapes, materials, dimensions, mountings, suspension, damping and insulation of modules to attain optimal dynamic behavior of superstructure. Method described in this paper can be divided into two interconnected parts - theoretical and experimental. Theoretical part consists of numerical modeling of superstructure variants and calculation of their responses to dynamic excitations using FEM, whose results are later validated through experiments. Experimental part of this method is based on excitation of superstructure physical models with, for this purpose specially developed, mechanical exciter, monitoring of superstructure response and changing of the input parameters in the design of superstructure to create the superstructure with best possible dynamic characteristics. Natural frequencies of structures, important in terms of resonant zones, are obtained using bump tests and FFT analysis. This method has proved suitable for optimization of dynamic behavior of modular superstructures such as those of firefighting vehicles. Complete testing installation used in this method is illustratively shown in this paper. Also, there are guidelines for further development and improvement of this method.