Prediction of cyclic durability and risk analysis of inconsistencies in the supporting structures of mobile vehicles

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The reliability and safety of mobile vehicles is determined by their carrier system. Achieving a low probability of failure of structures and reducing the cost of equipment is possible by changing the traditional methods of predicting reliability and applying risk analysis, as well as using risk-based design. The aim of the work is to develop methods for predicting the cyclic durability of elements, fastening prefabricated load-bearing structures and analysis to achieve acceptable risks of mobile vehicles at the stages of risk-oriented design. The methods and standards were developed in order to provide methodological support of risk-based design. Those allow designers and engineers to use new methods of design and calculation of tractor and agricultural machinery. It is proposed to introduce into the existing notation system of design and technological documentation the identifiers for parameters as the priority indicators and to achieve when designing the probability of occurrence of each potential cause of failure up to a given level of risk, taking into account priority. The tool for achieving low failure probabilities is the construction of diagrams of cause-and-effect relationships of failures is the source of cause and effect based on the method of deduction and induction. A calculation and experimental method for predicting reliability, according to the criterion of cyclic durability of load-bearing structures and fasteners was developed. The technique is based on local modeling of damage initiation zones, taking into account the influence of design and technological factors of production, simulating the load mode of a mobile vehicle, its damage zones. The following are used for the calculation: finite element method, experimental load assessment, fatigue resistance characteristics of load-bearing elements, rivets and bolts, damage accumulation hypotheses. Risk analysis is carried out using the FMEA methodology. As a result of the risk analysis in a probabilistic formulation, a conclusion is made about the possible damage to the supplier – the number of mobile vehicles that will not ensure the fulfillment of the stated requirements for a given resource and warranty mileage. Thus, data for assessing risks and making a decision on the advisability of redesigning equipment appear. The created methodological support for predicting cyclic durability and risk analysis for the implementation of risk-based design allows: to eliminate the uncompetitive level of product quality and production quality, as well as low efficiency and labor productivity; apply new design technologies, design and production preparation methods that reduce development time. The developed methods and means of the risk-based approach have been widely tested and are used in the practice of auto-tractor-agricultural machine building.

About the authors

Alexander N. Panov

URS Russiа

Author for correspondence.
Email: a.panov@tut.by

PhD in Engineering

Russian Federation, Saint-Petersburg

References

  1. Ksenevich I.P., Gus’kov V.V., Bocharov N.F. i dr. Traktory. Proyektirovaniye, konstruirovaniye i raschet [Tractors. Design, construction and calculation]. Uchebnik dlya studentov mashinostroitel’nykh spetsial’nostey vuzov. Pod obshch.red. I.P. Ksenevicha. Moscow: Mashinostroyeniye Publ., 1991. 544 p.
  2. Afanas’yev B.A., Belousov B.N., Gladov G.I. i dr. Proyektirovaniye polnoprivodnykh kolesnykh mashin [Design of all-wheel drive vehicles]: Uchebnik dlya vuzov; V 3 t. T. 1. Pod red. A.A. Polungyana. Moscow: Izd-vo IGTU im. N.E. Baumana Publ., 2008. 496 p.
  3. Belousov B.N., Popov S.D. Kolesn·yye transportn·yye sredstva osobo bol’shoy gruzopod”yemnosti. Konstruktsiya. Teoriya. Raschet [Wheeled vehicles of extra large payload. Design. Theory. Calculation]. Pod ob. Red. B.N. Belousova. Moscow: Izd-vo MGTU i. N.E. Baumana Publ., 2006. 728 p.
  4. Gorbatsevich M.I., Panov A.N., Minyukovich S.M. Proyektirovaniye transportnykh sredstv: nagruzhennost’, povrezhdeniye, resurs [Vehicle design: load, damage, reliability]: Monografiya. Pod obshchey red. A.N. Panova. Minsk: «TekhnoprinT» Publ., 2005. 264 p.
  5. Panov A.N., Osmola I.I., Shkadretsov I.V., Lovkis V.B., Marinich L.A. Nauchno-metodicheskiye osnovy proyektirovaniya: sistemnoye obespecheniye priyemlemykh riskov v avtotraktorosel’khozmashinostroyenii [Scientific and methodological foundations of design: system support of acceptable risks in automotive and tractor agricultural engineering]. Monografiya. Pod obshchey red. A.N. Panova. Minsk: BGATU Publ., 2009. 486 p.
  6. Makhutov N.A., Panov A.N., Yudina O.N. Analysis and standardization of the safety of mobile machinery based on acceptable risks. Problemy bezopasnosti i chrezvychaynykh situatsiy. 2014. No 2, pp. 76−89 (in Russ.).
  7. Makhutov N.A., Panov A.N., Yudina O.N. Methods and tools for experimental assessment of loading and modeling of mechanisms of damage to hazardous areas of load-bearing structures of mobile vehicles. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2014, No 5, pp. 51−56 (in Russ.).
  8. Panov A.N. Acceptable risks of functioning of complex socio-technical systems. Standarty i kachestvo. 2014. No 8, pp. 98−99 (in Russ.).
  9. Panov A.N., Reznirov D.O., Yudina O.N. Development of models for risk analysis and optimization of risk reduction costs. Published under licence by IOP Publishing Ltd. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 1023, V International Scientific Conference “Survivability and Structural Material Science” (SSMS 2020) 27–29th October 2020, Moscow Russia Citation A.N. Panov et al 2021 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1023 012019.
  10. Makhutov N.A., Panov A.N., Yudina O.N. The development of models of risk assessment complex transport systems. Published under licence by IOP Publishing Ltd. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 1023, V International Scientific Conference “Survivability and Structural Material Science” (SSMS 2020) 27–29th October 2020, Moscow Russia Citation N.A. Makhutov et al 2021 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1023 012017.
  11. Makhutov N.A., Panov A.N., Yudina O.N. Improving the scientific base and regulatory justification for the safety of wheeled mobile vehicles. Problemy bezopasnosti i chrezvychaynykh situatsiy. 2021. No 1, pp. 34−43 (in Russ.).
  12. Panov A.N. Quality, reliability and safety of equipment. Standarty i kachestvo. 2021. No 6, pp. 104−105 (in Russ.).
  13. Panov A.N. Risk based design in mechanical engineering. Standarty i kachestvo. 2021. No 8, pp. 106−108 (in Russ.).
  14. Panov A.N., Reliability and mechanical engineering. Risk rationing. Standarty i kachestvo. 2021. No 10, pp. 108−109 (in Russ.).
  15. STB 1505-2015 Sistemy menedzhmenta. Menedzhment protsessov. Metody statisticheskogo upravleniya protsessami [Management systems. Process management. Methods of statistical process control] (Panov A.N. i dr.). Vved. 01.06.2016. Minsk: Gosstandart Publ., 2016. 179 p.
  16. STB 1506-2015 Sistemy menedzhmenta. Menedzhment riska. Metod analiza vidov i posledstviy potentsial’nykh otkazov [Management systems. Risk management. Method for analyzing the modes and consequences of potential failures] (Panov A.N. i dr.). Vved. 01.04.2016. Minsk: Gosstandart Publ., 2016. 109 p.
  17. STB 2450-2016 Sistemy menedzhmenta. Menedzhment izmereniy. Analiz izmeritel’nykh system [Management systems. Measurement management. Analysis of measuring systems] (Panov A.N. i dr.). Vved. 01.03.2017. Minsk: Gosstandart Publ., 2017. 250 p.
  18. STB 2484-2016 Sistemy menedzhmenta. Menedzhment verifikatsii i validatsii v tsepi postavok [Management systems. Management of verification and validation in the supply chain] (Panov A.N. i dr.). Vved. 01.09.2017. Minsk: Gosstandart Publ., 2017. 137 p.
  19. STB 16949-2018 Sistemy menedzhmenta kachestva. Osob·yye trebovaniya po primeneniyu STB ISO 9001-2015 dlya organizatsiy , uchastvuyushchikh v tsepyakh postavok avtotraktornogo, sel’skokhozyaystvennogo, pogruzochno-transportnogo, kar’yernogo i spetsial’nogo mashinostroyeniya [Quality management systems. Special requirements for the application of STB ISO 9001-2015 for organizations involved in the supply chains of automotive, tractor, agricultural, loading and transport, quarry and special machine building] (Panov A.N. i dr.). Vved. 01.01.2019. Minsk: Gosstandart Publ., 2018. 93 p.
  20. STB V 15.004-2009 Sistema razrabotki i postanovki na proizvodstvo oboronnoy produktsii. Voyennaya tekhnika. Sistemy menedzhmenta kachestva. Trebovaniya [The system for the development and production of defense products. Military equipment. Quality management systems. Requirements] (Panov A.N. i dr.). Vved. 01.01.2011. Minsk: Gosstandart Publ., 2009. 52 p.
  21. STB 2582-2020 Sistemy menedzhmenta. Menedzhment proyekta. Riskoriyentirovannoye planirovaniye kachestva produktsii, uslug i protsessov [Management systems. Project management. Risk-based planning for the quality of products, services and processes] (Panov A.N. i dr.). Vved. 01.12.2020. Minsk: Gosstandart Publ., 2020.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. Simulation of operational loading of a mobile vehicle

Download (438KB)

Copyright (c) 2021 Panov A.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».