3D-моделирование и исследование напряженного состояния современных конструкций резервуаров пожарных автоцистерн объемом 5 м³ из композитного материала и высоколегированной стали

Сергей Геннадьевич Короткевич; Вадим Анатольевич Ковтун; Павел Викторович Ковалев

doi:10.33408/2519-237X.2024.8-2.177

Авторы

Сергей Геннадьевич Короткевич Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0002-9388-0881
Вадим Анатольевич Ковтун Филиал «Институт профессионального образования» государственного учреждения образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 246023, Беларусь, Гомель, пр-т Речицкий, 35А https://orcid.org/0000-0001-9510-132X
Павел Викторович Ковалев Общество с ограниченной ответственностью «ПОЖСНАБ»; 222514, Беларусь, Минская обл., Борисов, ул. 3-го Интернационала, 186г

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2024.8-2.177

Ключевые слова:

пожарный автомобиль, резервуар пожарной автоцистерны, режим движения, стеклопластик, высоколегированная сталь, конечно-элементная модель, напряженное состояние, запас прочности

Аннотация

Цель. Расчет напряженного состояния и запаса прочности современных конструкций резервуаров пожарных автоцистерн объемом 5 м³ из композитного материала и высоколегированной стали с учетом эксплуатационных нагрузок.

Методы. Разработка 3D-моделей конструкций цистерн выполнялась в программном комплексе SolidWorks. Создание их конечно-элементных моделей и расчет проводились в модуле Static Stractural программного комплекса ANSYS Workbench.

Результаты. Проведен анализ особенностей применения композитных материалов при современном производстве пожарных автоцистерн, представлены их преимущества по сравнению со стальными. Разработаны 3D-конечно-элементные модели конструкций цистерн объемом 5 м³ из усиленного армированного волокнистого стеклопластика и высоколегированной нержавеющей стали. Для проведения сравнительного расчета выбраны наиболее нагруженные режимы и условия, характеризующие особенности движения пожарных автомобилей к месту ликвидации чрезвычайных ситуаций. Расчет позволил установить зависимости, связывающие напряженное состояние конструкций цистерн с режимами движения пожарных автомобилей, а также выявить наиболее нагруженные узлы в конструкциях. Представлены результаты расчета запаса прочности конструкций цистерн с учетом эксплуатационных нагрузок.

Область применения исследований. Пожарные аварийно-спасательные подразделения, промышленные предприятия и высшие учебные заведения.

Биографии авторов

Сергей Геннадьевич Короткевич, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра промышленной безопасности, доцент; кандидат технических наук

Вадим Анатольевич Ковтун, Филиал «Институт профессионального образования» государственного учреждения образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 246023, Беларусь, Гомель, пр-т Речицкий, 35А

кафедра оперативно-тактической деятельности и техники, профессор; доктор технических наук, профессор

Павел Викторович Ковалев, Общество с ограниченной ответственностью «ПОЖСНАБ»; 222514, Беларусь, Минская обл., Борисов, ул. 3-го Интернационала, 186г

технический отдел, главный конструктор

Библиографические ссылки

Shankaregowda K.C., Sridhar H.S., Ravi S.M. Computational analysis of fatigue life of S-glass/epoxy composite drive shaft. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 2018. Vol. 7. Spec. iss. 7 (RTME & AS-2018). Рp. 28–34. Url: https://www.ijirset.com/upload/2018/rtmeas/4_rtmeas8.pdf.

Vlasov D.D., Sklemina O.Yu., Polyakov A.E. Ob uproshchennykh metodakh opredeleniya uprugikh postoyannykh sloistykh polimernykh kompozitov [On simplified methods for determining the elastic constants of layered polymer composites]. Plasticheskie massy, 2023. No. 11–12. Pp. 17–20. (rus). DOI: https://doi.org/10.35164/0554-2901-2023-11-12-17-20. EDN: https://elibrary.ru/RYTWVV.

Afanas'ev B.A., Dashtiev I.Z. Proektirovanie elementov avtomobilya iz polimernykh kompozitsionnykh materialov [Design of automobile elements made of polymer composite materials]: tutorial. Moscow: Bauman Moscow State Technical University, 2006. 91 p. (rus)

Bobovich B.B. Polimernye konstruktsionnye materialy (struktura, svoystva, primenenie) [Polymer structural materials (structure, properties, application)]: tutorial. Moscow: Forum, Infra-M, 2019. 400 p. (rus).

Kovtun V.A., Korotkevich S.G., Zharanov V.A. Kompyuternoe modelirovanie i issledovanie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya konstruktsiy tsistern pozharnykh avtomobiley [Computer simulation and research of the stress-strain state of fire tank truck construction]. Journal of Civil Protection, 2018. Vol. 2, No. 1. Pp. 81–90. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2018.2-1.81. EDN: https://elibrary.ru/YSGWWC.

Kandasamy T., Rakheja S., Ahmed A.K.W. An analysis of baffles designs for limiting fluid slosh in partly filled tank trucks. The Open Transportation Journal, 2010. Vol. 4. Pp. 23–32. DOI: https://doi.org/10.2174/1874447801004010023.

Wang W., Guo Z., Peng Y., Zhang Q. A numerical study of the effects of the T-shaped baffles on liquid sloshing in horizontal elliptical tanks. Ocean Engineering, 2016. Vol. 111. Pp. 543–568. DOI: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2015.11.020.

Kovtun V.A., Korotkevich S.G. Issledovanie uskoreniy, voznikayushchikh pod deystviem inertsionnykh nagruzok v konstruktsiyakh tsistern pozharnykh avtomobiley pri dvizhenii k mestu likvidatsii chrezvychaynykh situatsiy [Research of accelerations arising under the action of inertial loads in the structures of fire truck tanks when moving to the place of emergency liquidation]. Journal of Civil Protection, 2024. Vol. 8, No. 1. Pp. 43–56. (rus). DOI: https://doi.org/10.33408/2519-237X.2024.8-1.43. EDN: https://elibrary.ru/KVVAZA.