Застосування методу парціальних прискорень при масштабному моделюванні механічних систем

Анотація

Проблема. Сучасні тенденції у проектуванні механічних систем вимагають застосування ефективних методів, які дозволяють зменшити витрати часу та ресурсів на розробку і тестування нових конструкцій. Масштабне моделювання є інструментом, що забезпечує перевірку теоретичних положень, оцінку безпеки та функціональності механічних систем на ранніх етапах їх проєктування. Однак, складність динамічних моделей, які описують поведінку мобільних машин у масштабованому вигляді, зумовлює необхідність впровадження методів, що дозволяють спростити ці моделі. Одним із перспективних підходів є метод парціальних прискорень, який забезпечує математичну та обчислювальну оптимізацію моделювання. Мета. Метою дослідження є вдосконалення методів масштабного моделювання шляхом використання методу парціальних прискорень під час досліджень динаміки мобільних машин. Методологія. Дослідження базується на принципі суперпозиції в механіці, який дозволяє замінити класичні рівняння динаміки рівняннями парціальних прискорень в однорідному векторному просторі. Результати. Встановлено, що масштаб прискорень для механічних систем у полі тяжіння Землі завжди дорівнює одиниці, що спрощує процес визначення масштабів фізичних величин. Запропоновано рівняння парціальних прискорень, які забезпечують точне відображення кінематики мобільних машин як для натурної, так і масштабної моделей. Продемонстровано, що застосування моделі багатокомпонентного складного руху дозволяє оцінити динамічні відхилення мобільних машин та врахувати вплив активних і реактивних сил. Оригінальність. Запропонований метод парціальних прискорень є новим підходом до масштабного моделювання механічних систем. Він дозволяє працювати в однорідному просторі прискорень, що виключає необхідність використання сил інерції. Це зменшує складність математичних моделей і підвищує точність прогнозування динамічної поведінки систем. Практичне значення. Метод парціальних прискорень може бути використаний для проєктування мобільних машин (автомобілів, планетоходів); оптимізації динамічних випробувань із використанням акселерометрів; моделювання енергоефективності транспортних засобів при сталому та несталому русі; вдосконалення масштабних моделей для аналізу безпеки та маневреності