Исследование надёжности модульной системы пожаротушения на базе форвардера Амкодор-2661
Автор: Скобцов И.Г., Галактионов О.Н., Сулконен М.С.
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Статья в выпуске: 4 т.20, 2023 года.
Бесплатный доступ
Лесные пожары были и продолжают оставаться серьёзной мировой глобальной проблемой. В связи с этим проектирование современных машин для борьбы с огнём в лесу является актуальной задачей. Статья посвящена исследованию надёжности модульной системы пожаротушения на базе форвардера на стадии проектирования с использованием методов механики разрушения и теории возможностей. Во введении приведено обоснование и представлен ряд преимуществ использования колёсных форвардеров в качестве базовых машин для установки систем борьбы с лесными пожарами. В первой части статьи представлены основные уравнения силового подхода механики разрушения, связывающие коэффициент интенсивности напряжений с длиной трещиноподобного дефекта. Вязкость разрушения и длина дефекта рассмотрены как гауссовские случайные величины, наибольшее действующее напряжение представлено как нечёткая переменная с неизвестным законом распределения. Аналитические зависимости для оценки надёжности получены как оценка верхних и нижних границ значений вероятности безотказной работы. Реальное значение вероятности данного показателя находится внутри этого интервала. Во второй части статьи представлена оценка вероятности безотказной работы на примере конструкции несущей рамы модульной системы пожаротушения на базе форвардера Амкодор-2661. Интенсивность напряжений в конструкции определена с применением метода конечных элементов, проведён расчёт для варианта наличия в материале конструкции дефекта в виде краевой трещины. Вычислен интервал значений вероятности безотказной работы, на практике важно знать наибольшее значение вероятности отказа и, соответственно, наименьшую - наиболее обеспеченную - вероятность безотказной работы конструкции. Предложенный метод может быть использован для оценки показателей надёжности элементов конструкций лесных машин при ограниченной статистической информации о нагруженности.
Механика разрушения, коэффициент интенсивности напряжений, вязкость разрушения, нечёткая переменная
Короткий адрес: https://sciup.org/147243446
IDR: 147243446 | УДК: 630.2 | DOI: 10.15393/j2.art.2023.7343
Research of the reliability of a modular fire extinguishing system based on the forwarder Amkodor-2661
Forest fires are still a serious global problem. Therefore, designing of modern forest fire fighting machines is an important problem. This paper deals with the investigation of reliability of forest fire fighting system at the design stage by using fracture mechanics and possibility theory application. Usage justification and some advantages of using wheeled forwarders as basic machines for the installation of forest fire fighting systems are presented in the introduction. The basic fracture mechanics equations linking stress intensity factor with crack-like defect length are presented in the first part of the paper. Fracture toughness and crack-like defect length are viewed as Gaussian random values; maximum applied stress is presented as a fuzzy variable with unknown distribution law. Analytical equations for reliability evaluation are obtained by estimation of upper and lower bounds of reliability function. The real value of this measure is located within this interval. The estimation of reliability function by the example of the supporting frame of a modular firefighting system based on forwarder Amkodor-2661 is presented in the second part of the paper. The stress intensity was determined by the finite element method. The calculation is carried out for the variant of presence of an edge type of crack in material. The interval of reliability function values is calculated. It is important to know the upper value of failure probability and, accordingly, the lower one as the most provided value of reliability function. The proposed method may be used to assess the reliability of structural elements of forest machines with limited statistical information.
Список литературы Исследование надёжности модульной системы пожаротушения на базе форвардера Амкодор-2661
- Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2021 году / Под ред. А. Н. Громцева. Петрозаводск, 2022. 263 с.
- Газизов А. М., Янгирова Р. Р Современные методы борьбы с лесными пожарами // Нефтегазовое дело. 2021. № 1. С. 25—39.
- Вычерова Н. Р., Будевич Е. А., Беляев А. Э. Разработка системы раннего обнаружения лесных пожаров с использованием беспилотных летательных аппаратов и искусственного интеллекта // Resources and Technology. 2022. № 19 (4). С. 85—101.
- Skobtsov I. G., Shilovsky V. N., Dobrynina О. L. Estimating the reliability of forestry machine elements with possibility theory application // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 954. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/954/1/012071. Text. Image: electronic.
- Pitukhin A. V.Optimal design problems using fracture mechanics methods // Computers and Structures. 1997. Vol. 65 (4). P. 621—624.
- Dubois D., Prade H. Possibility theory: an approach to computerized processing of uncertainty. New York: Plenum Press, 1988. 288 p.
- ZadehL. A. Fuzzy sets // Information and Control. 1965. Vol. 8. P. 338—353.
- Уткин Л. В. Анализ риска и принятие решений при неполной информации. СПб.: Наука, 2007. 404 с.
- Dempster A. P. Upper and lower probabilities induced by multivalued mapping // Annales of Mathematical Statistics. 1967. Vol. 38 (2). P. 325—339.
- Berger J. O. Statistical Decision Theory and Bayesian Analysis. New York: Springer-Verlag, 1985. 617 p.
- Tonnon F., Bernardini A., Mammino A. Reliability analysis of rock mass response by means of random set theory // Reliability Engineering and System Safety. 2000. Vol. 70 (3). P. 263—282.
- Irwin G. R. Fracture dynamics // Fracturing of metals. 1948. ASM publ. P. 147—166.
- Саврук М. П. Коэффициенты интенсивности напряжений в телах с трещинами: Справ. пособие // Механика разрушения и прочность материалов: В 4 т. / Под общ. ред. В. В. Панасюка. Киев: Наукова думка, 1988. Т. 2. 620 с.
- Серенсен С. В., Когаев В. П., Шнейдерович Р. М. Несущая способность и расчёты деталей машин на прочность. М.: Машиностроение, 1975. 480 с.
