4Апр

Что такое рамный кузов: Хочется и колется: 5 причин никогда не покупать рамный внедорожник — Автомобили

Содержание

Нужна ли внедорожнику отдельная рама? — Журнал «4х4 Club»

Нужна ли внедорожнику отдельная рама? Пока мы с вами дискутируем на эту тему, производители все больше склоняются к конструкции с несущим кузовом… «Настоящий рамный» – подобный эпитет часто служит решающим аргументом в защиту  немолодого автомобиля.


И это понятно: рамные машины, особенно внедорожники, действительно три четверти ХХ века были символом величайшей выносливости. Но в веке новом нам с вами придется совершенно иначе взглянуть на ту часть машины, которая обеспечивает ее прочность, а заодно понять, куда же все-таки делась эта самая толстенная железяка из-под днища большинства современных машин и почему это совсем не плохо.

СИМБИОЗ ПРОЧНОСТИ
Вроде бы все просто. Машины, у которых кузов и рама отдельно, – для высоких нагрузок, бездорожья, грузовых перевозок. Несущий кузов, наоборот, удел экономичных и быстрых легковушек всех мастей. Ну а что дает промежуточный вариант – интегрированная в кузов рама? Почему для широкого спектра внедорожников она стала почти обязательным атрибутом и практически вытеснила старую добрую конструкцию?



МИР ЭКОНОМИИ И ВЫСОКИХ СКОРОСТЕЙ

Первыми отказались от рамы спортсмены. Они боролись не только за снижение массы автомобиля, но и за максимальную жесткость кузова — так кардинально улучшалась управляемость автомобиля, появлялась возможность более точно настроить работу подвесок и улучшить обратную связь «машина–водитель». Несущий кузов меньше «играет» на неровностях, у него выше жесткость на кручение. А еще такое решение позволило понизить центр тяжести машины – как раз на толщину отсутствующей рамы – и опять же сделать автомобиль более послушным на высокой скорости.

Следом интегрировали раму в днище конструкторы массовых дешевых автомобилей. Вспомните довоенный Volkswagen Kofer по прозвищу «Жук» – его несущее днище сделало автомобиль простым и технологичным, очень прочным и достаточно комфортным.

Кстати, насчет комфорта. Рамные автомобили были заведомо тише машин с несущим кузовом, и производителям пришлось разработать заново систему расчета вибро- и шумораспределения, заменив простенькие резинки между рамой и кузовом на целый арсенал шумопоглощающих матов и покрытий.




ВСЕ МЕНЯЕТСЯ
Еще один повод для отказа от полноценной рамы – изменение ситуации с дорожной сетью. Среднестатистический автолюбитель стал значительно реже оказываться на настоящем бездорожье. Зато едва ли не вдвое выросли скорости передвижения по асфальту. Как следствие, вместо прочности, больших колес, хорошо артикулирующих мостов и огромной тяги на «низах» в фавориты оценок современного автомобиля все чаще выходят его динамические качества, легкость управления и комфорт, только уже в скоростном понимании.

Классическая полноценная рама у кроссоверов и большинства универсальных внедорожников все же не исчезла полностью. Она, если позволите, внедрилась, интегрировалась в кузов. Причем чем тяжелее и вездеходнее машина, тем меньше это произошло и тем сильнее под его днищем проглядывают несущие профили. У большинства легковушек усиление днища уже не так заметно – бывшая рама «рассосалась» в силовой конструкции кузова, превратившись в обычные лонжероны, поперечины, усиленные дверные проемы и даже стойки крыши.



Жесткость.
Распределение элементов прочности в силовой структуре кузова позволяет уменьшить массу и хорошо противостоять скручивающим нагрузкам


КОМФОРТ ТРЕБУЕТ ЖЕРТВ
Как мы уже говорили, машины с несущим кузовом при прочих равных неминуемо получаются более шумными и вибронагруженными. Для борьбы с этим многие фирмы используют нечто вроде фрагмента рамы – подрамник, на котором монтируют переднюю или заднюю подвеску, силовой агрегат. Подрамники уже не несут всего веса машины, как это делала рама (глобальные нагрузки воспринимает кузов), но обеспечивают изоляцию салона от шумов колес, подвески, мотора и сильно упрощают сборку автомобиля.

Такие решения, как правило, свойственны престижным моделям, хотя современные технологии позволяют использовать подрамники и на компактных автомобилях малого класса.

РАЗБИТЬ НА «ПЯТЕРКУ»
Еще одним аргументом за переход к несущему кузову стали сильно повысившиеся в последнее время требования по безопасности автомобиля.



В мире тотальной прогнозируемой деформации зон безопасности кузова, сверхпрочных «капсул» обитаемого пространства и лояльных к пешеходам мягких передних оконечностей «морды» почти не осталось места упрощенным вариантам «рама + кузов». Единая конструкция всегда лучше и более предсказуема.

Немаловажную роль в этом сыграло применение современных материалов. Для несущих конструкций кузова, заменивших раму, – особо прочных и преднапряженных сталей, новых методов соединения наподобие пайки или склейки. А для декоративных внешних панелей все чаще используют легкие сплавы или пластик, позволяющий перенести весовой выигрыш в те элементы прочности кузова, которые нужно усилить.

Итак, мы видим, что отдельный тяжелый железный профиль исчез из-под днища вашего авто вовсе не в погоне за дешевизной или технологическим упрощением. Сделать несущий кузов, или кузов с интегрированной рамой, прочным ничуть не легче, чем вернуться к старым проверенным рецептам. Но этого требует время, которое неминуемо меняет все вокруг, включая даже кажущееся вечным 5-миллиметровое железо.

Нужна ли внедорожнику отдельная рама, несущий кузов и подрамник

Нужна ли внедорожнику отдельная рама? Пока мы с вами дискутируем на эту тему, производители все больше склоняются к конструкции с несущим кузовом. Настоящий рамный — подобный эпитет часто служит решающим аргументом в защиту немолодого автомобиля. И это понятно : рамные машины, особенно внедорожники, действительно три четверти ХХ века были символом величайшей выносливости. 

Нужна ли внедорожнику отдельная рама. Интегрированная рама, несущий кузов или несущий кузов с подрамниками у внедорожника.

Но в веке новом нам с вами придется совершенно иначе взглянуть на ту часть машины, которая обеспечивает ее прочность, а заодно понять куда же все таки делась эта самая толстенная железяка из под днища большинства современных машин и почему это совсем не плохо.

Отдельная рама это симбиоз прочности.

Вроде бы все просто. Машины, у которых отдельная рама и кузов — для высоких нагрузок, бездорожья, грузовых перевозок. Несущий кузов, наоборот, удел экономичных и быстрых легковушек всех мастей. Ну а что дает промежуточный вариант — интегрированная в кузов рама? Почему для широкого спектра внедорожников она стала почти обязательным атрибутом и практически вытеснила старую добрую конструкцию?

Несущий кузов — мир экономии и высоких скоростей.

Первыми отказались от рамы спортсмены. Они боролись не только за снижение массы автомобиля, но и за максимальную жесткость кузова. Так кардинально улучшалась управляемость автомобиля, появлялась возможность более точно настроить работу подвесок и улучшить обратную связь «машина-водитель».

Несущий кузов меньше играет на неровностях чем отдельная рама, у него выше жесткость на кручение. А еще такое решение позволило понизить центр тяжести машины — как раз на толщину отсутствующей рамы. И опять же сделать автомобиль более послушным на высокой скорости.

Следом интегрировали раму в днище конструкторы массовых дешевых автомобилей. Вспомните довоенный Volkswagen Kofer по прозвищу «Жук» — его несущее днище сделало автомобиль простым и технологичным, очень прочным и достаточно комфортным.

Кстати, насчет комфорта. Рамные автомобили были заведомо тише машин с несущим кузовом, и производителям пришлось разработать заново систему расчета вибро и шумораспределения, заменив простенькие резинки между рамой и кузовом на целый арсенал шумопоглощающих матов и покрытий.

Отдельная рама нужна только для бездорожья.

Еще один повод для отказа от полноценной рамы — изменение ситуации с дорожной сетью. Среднестатистический автолюбитель стал значительно реже оказываться на настоящем бездорожье. Зато едва ли не вдвое выросли скорости передвижения по асфальту.

Как следствие, вместо прочности, больших колес, хорошо артикулирующих мостов и огромной тяги на «низах» в фавориты оценок современного автомобиля все чаще выходят его динамические качества, легкость управления и комфорт, только уже в скоростном понимании. Зачем нужна полноценная отдельная рама автомобилю, не съезжающему с асфальта?

Классическая полноценная рама у кроссоверов и большинства универсальных внедорожников все же не исчезла полностью. Она, если позволите, внедрилась, интегрировалась в кузов. Причем чем тяжелее и вездеходнее машина, тем менее это произошло и тем сильнее под его днищем проглядывают несущие профили.

У большинства легковушек усиление днища уже не так заметно — бывшая рама рассосалась в силовой конструкции кузова, превратившись в обычные лонжероны, поперечины, усиленные дверные проемы и даже стойки крыши.

Комфорт требует жертв.

Как мы уже говорили, машины с несущим кузовом при прочих равных неминуемо получаются более шумными и вибронагруженными. Для борьбы с этим, многие фирмы используют нечто вроде фрагмента рамы — подрамник, на котором монтируют переднюю или заднюю подвеску, силовой агрегат.

Подрамники уже не несут всего веса машины, как это делала отдельная рама, глобальные нагрузки воспринимает кузов, но обеспечивают изоляцию салона от шумов колес, подвески, мотора и сильно упрощают сборку автомобиля. Такие решения, как правило, свойственны престижным моделям, хотя современные технологии позволяют использовать подрамники и на компактных автомобилях малого класса.

Переход к несущему кузову — основа безопасности.

Еще одним аргументом за переход к несущему кузову стали сильно повысившиеся в последнее время требования по безопасности автомобиля. В мире тотальной прогнозируемой деформации зон безопасности кузова, сверхпрочных «капсул» обитаемого пространства и лояльных к пешеходам мягких передних оконечностей «морды» почти не осталось места упрощенным вариантам «рама+кузов». Единая конструкция всегда лучше и более предсказуема.

Немаловажную роль в этом сыграло применение современных материалов. Для несущих конструкций кузова, заменивших раму, — особо прочных и преднапряженных сталей, новых методов соединения наподобие пайки или склейки. А для декоративных внешних панелей все чаще используют легкие сплавы или пластик, позволяющий перенести весовой выигрыш в те элементы прочности кузова, которые нужно усилить.

Итак, мы видим, что отдельный, тяжелый железный профиль исчез из под днища вашего авто вовсе не в погоне за дешевизной или технологическим упрощением. Сделать несущий кузов, или кузов с интегрированной рамой, прочным ничуть не легче, чем вернуться к старым проверенным рецептам. Но этого требует время, которое неминуемо меняет все вокруг, включая даже кажущееся вечным 5-миллиметровое железо.

По материалам автомобильного журнала 4х4 CLUB, № 12 2012 года.
Евгений Хапов.

Похожие статьи:

  • Новый Land Rover Defender 2019, особенности конструкции, трансмиссии и подвески, двигатели, оснащение и оборудование салона.
  • Когда делать капитальный ремонт двигателя, признаки естественного износа двигателя, методы капитального ремонта классических двигателей внутреннего сгорания.
  • Как выбрать правильный антифриз, гибридный, карбоксилатный и лобридный антифризы, обозначение и свойства, кавитация или кавитационная эрозия.
  • Электрический пикап Atlis XT с запасом хода до 800 км, конструкция, общие характеристики и оснащение, обзор.
  • Тяжелый пикап GMC Sierra HD для буксировки больших прицепов, жилых модулей и домов на колесах, устройство, особенности конструкции, обзор.
  • Внедорожный фургон Mercedes-Benz Sprinter 4×4 Allrad, конструкция, электронная система контроля тяги 4ETS, обзор.

Технопарк: Несущие надежность

Нередко приходится слышать, что настоящий внедорожник должен иметь исключительно рамную конструкцию. Попробуем разобраться, действительно ли это так

Рамные внедорожники вымирают словно мамонты – сейчас их можно по пальцам пересчитать. На смену им приходят SUV с несущим кузовом, что вызывает брюзжание некоторых «знатоков» – дескать, с такой конструкцией о настоящих подвигах вне асфальта следует забыть. Однако не будем спешить с выводами – нужно разобраться, почему от рам отказываются даже такие корифеи офф-роуда, как, скажем, Land Rover.

Принципиальные отличия

Посмотрим, что представляют собой эти две конструкции. Собственно, рама  – это остов машины с колесами, подвеской, двигателем и другими агрегатами, и на нее (раму) сверху устанавливается кузов. В прошлом все автомобили были рамными, в том числе легковые. Следовательно, на одно шасси можно устанавливать разные кузова. К тому же отдельный кузов проще проектировать.

Кроме того, апологеты рамной конструкции заявляют о повышенной проходимости за счет наличия мостов, предлагающих лучшую геометрию подвески. Рассказывают и о более эффективной изоляции от шумов и вибраций, а также о лучшей грузоподъемности. Но главным плюсом рамы называют прочность и жесткость. Мол, такие автомобили «неубиваемые» – рама стерпит все.

Несущий кузов, как следует уже из названия, «несет» сам себя. Он составляет единое целое с шасси, и снять его невозможно. Такая конструкция меньше весит. Следовательно, машина быстрее разгоняется и легче замедляется, при этом обладая меньшим расходом топлива. К тому же у несущего кузова ниже центр тяжести, что обеспечивает лучшую управляемость: автомобиль меньше кренится и имеет более высокую устойчивость в поворотах.

Но эти плюсы, по словам адептов рамы, нужны только легковому автомобилю, в то время как настоящему брутальному внедорожнику они без надобности. Кроме того, они ругают несущий кузов за низкую прочность. Рассмот­рим ситуацию на примере того же Land Rover, осмелившегося отказаться от «святая святых».

Танки грязи не боятся?

Итак, некоторые считают, что рамный автомобиль обладает лучшей проходимостью по сравнению с внедорожником, имеющим несущий кузов. Но почему тогда новые модели бренда Land Rover (с несущим кузовом) на бездорожье ведут себя лучше своих рамных предшественников? Пожалуй, тут начинается самое интересное.

Благодаря несущему кузову машина становится легче на 150–200 кг (примерно столько весит рама). Если же говорить о моделях Land Rover, то, к примеру, Range Rover отыгрывает у модели предыдущего поколения до 420 кг, Discovery – до 480 кг! А чем меньше вес, тем лучше проходимость. Внедорожник увереннее справляется с мягким и сыпучим грунтом, без проблем преодолевает подъемы и спуски. Более того, меньшая масса позволила сделать подвеску мягче и увеличить ее ход. Так, у Range Rover последнего поколения ход подвески достиг 597 мм, что стало рекордом в классе. И, конечно, с уменьшением массы улучшается динамика и одновременно снижается расход топлива, что при поездках вдали от цивилизации является дополнительным преимуществом.

А что же с жесткостью кузова? За счет использования новых материалов и современных технологий в моделях новых поколений она тоже выше, чем у предшественников. Наконец, поговорим о наличии мостов у рамного кузова, якобы обеспечивающих лучшую геометрию подвески. В реальности все как раз наоборот – именно мосты ограничивают проходимость, подобно якорю цепляясь за неровности.

Из всего этого следует, что повышенная проходимость рамной конструкции не более чем миф. И если раньше у рамы имелись хоть какие то преимущества на бездорожье, то теперь, по мере развития технологий, они сошли на нет. А вот недостатки никуда не делись, причем некоторые из них могут быть опасны для здоровья и даже жизни.

Безопасность и комфорт

По части защиты водителя и пассажиров в связи с ужесточающимися требованиями к безопасности у рамы вообще нет шансов. Потому что сама-то рама жесткая, а вот прикрепленный к ней кузов – нет. Следовательно, у рамного автомобиля очень сложно спроектировать зоны программируемой деформации. В несущем кузове рассчитать эти зоны гораздо проще. Кроме того, известны случаи, когда при сильном ударе в ДТП кузов просто слетал с рамы, что приводило к непредсказуемым последствиям. Понятно, что несущий кузов при аварии остается единым.

То есть по пассивной безопасности рама проигрывает однозначно. Но и по активной тоже. Поскольку лучшая управляемость несущего кузова обеспечивает более точные и быстрые отклики на команды водителя. К тому же и электронные помощники реагируют гораздо лучше, случись внедорожнику потерять сцепление с покрытием. Потеря сцепления, кстати, у машины с несущим кузовом произойдет на такой скорости, на какой «рамник» просто улетит в кювет.

Еще один немаловажный критерий – комфорт. Кто ездит на рамных автомобилях, замечал, насколько у них высокий пол – обычно на одном уровне с порогом. Из-за этого даже самые солидные рамные внедорожники отличаются небольшим пространством над головой у передних седоков. При этом задний ряд у них располагается практически на полу (чтобы выгадать место по высоте), это вынуждает сидеть с задранными коленками. И наоборот, например, у Land Rover Discovery 5 (с несущим кузовом) задние сиденья расположены так, что бедра седоков целиком опираются на подушку, но и над головой места предостаточно.

Осталось поговорить о таких вещах, как ремонтопригодность. Владельцы рамных внедорожников часто сталкиваются с коррозией рамы, а некоторые ремонтные работы требуют даже ее снятия, что является весьма дорогостоящей операцией. Приходится следить за номером на раме, сохранностью элементов ее крепления и антикоррозионной обработкой. Кроме того, иногда даже легкий удар, приходящийся в определенные точки рамы, приводит к ее замене.

Выводы из всего вышесказанного напрашиваются однозначные. Рама становится анахронизмом, цепляться за который нет никакого смысла. Следовательно, нет и резона жалеть об ее отсутствии у современных внедорожников. На примере Land Rover мы увидели, что бренд при отказе от рамы только выиграл, причем по всем параметрам. 

Рамный кузов или несущий — что лучше?

Рамные или несущий кузов. Что лучше? Для этого надо разобраться в вопросе, что обозначает каждое понятие. Несущим кузов появился в 30-х годах. До этого автомобили строились на рамах из дерева. Но прогресс заставил удешевить и облегчить процесс сборки серийных автомобилей.

Литье металлов позволило создавать мощные каркасы, которые «обрастали» металлом до такой степени, что вес агрегатов вполне нормально выдерживался этим цельным кузовом. Первыми безрамными легковыми машинами стали Lancia Lambda.

В последствии было рождено еще немало моделей, созданных по тому же принципу. В середине столетия с появлением краш-тестов выяснилось, что цельнометаллические несущие кузова гораздо безопаснее, чем лонжеронная рама при столкновении «в лоб».

Твердая несгибаемая рама приводила к тому, что сила удара не поглощалась сгибанием металла, а луди в машине попросту убивались от удара о детали интерьера. Мягкий несущий кузов позволил рассчитать области деформации для примерной защиты человека внутри салона. Кроме того, несущий кузов при аварии выталкивает двигатель под машину, а не в салон, как это было было на рамных автомобилях.

Безрамный несущий кузов весил меньше, что сказалось на увеличении скорости и улучшении управляемости автомобилей. Без рамы увеличился полезный объем кузова. Так дела обстояли в Европе. А вот в Америке не шибко хотели отказываться от автомобилей с рамным кузовом. В штатах ценили военные автомобили, и запросы у автомобилистов были соответствующие.

Плавность хода, здоровые размеры, небольшая скорость при больших объемах двигателя, огромная масса. Именно по этому рамные машины в американском исполнении просуществовали аж до 2011 года. Последней машиной такого рода в Америке стала Ford Crown Victoria. Как бы там ни было, отказ от рам очень болезненно был пережит для внедорожных автомобилей.

Отсутствие рамы у внедорожной машины ведет к диагональному перекосу кузова при «скачках» по препятствиям. Кроме того, огромный цельнометаллический кузов, какие обычно бывают у внедорожников, сам по себе не может быть прочным. По этому целиком раму из внедорожников не вышло. Она стала интегрированной — то есть ее части встроились в сам цельный несущий кузов, в виде утолщений и уплотнений. Можно представить себе современные Ленд-Роверы.

Хотя пионером в этой области был отечественный вездеход ЛуАЗ-969. Интегрированная рама привела к тому, что джипперы потеряли возможность поднимать кузов над рамой для повышения проходимости. И получили возможность покупать такие разные кроссоверы.

Не стоит расстраиваться — рамы не ушли навсегда. Уже в 2015 году ожидается выход нескольких моделей внедорожников от именитых производителей, которые получат классический рамный кузов.

Взаимосвязь между размером тела и составом тела и минеральным статусом костей | Американский журнал клинического питания

РЕЗЮМЕ

Предыстория: Размер тела — это описание несущей структуры скелета, которое используется для корректировки массы и размера скелета в показателях состава тела и веса.

Цель: Данные лонгитюдного исследования Fels были использованы для изучения взаимосвязи между бикристаллической, локтевой, коленной, биакромиальной и запястной шириной и показателями общего жира тела (TBF), безжировой массы (FFM), костной минеральной массы. содержание (BMC) и минеральная плотность костной ткани (BMD) по данным двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии.

Дизайн: Выборка состояла из перекрестных данных 224 белых мужчин и 277 белых женщин в возрасте 23–65 лет. Были проведены множественные регрессии с скорректированными по росту показателями состава тела и минерального состояния костей в качестве зависимых переменных, а также с возрастом и размером тела в качестве независимых переменных.

Результаты: Показатели размера тела были значительно и положительно связаны со всеми показателями состава тела и минералов костей в двумерном анализе. Как у мужчин, так и у женщин значимые модели объясняли большую дисперсию показателей TBF ( R 2 = 0.51 и 0,66 соответственно) и FFM ( R 2

= 0,35 и 0,39 соответственно), чем в показателях BMC ( R 2 = 0,18 и 0,23 соответственно) и BMD ( R 2 900 = 0,08 и 0,18 соответственно). Ширина бикристалла, колена и запястья была связана с TBF, а ширина биакромиального сустава, колена и запястья была положительно связана с FFM. Биакромиальная ширина была положительно связана с BMC и BMD.

Выводы: Размер кадра был более тесно связан с TBF и FFM, чем с BMC и BMD.Связь между размерами тела и составом тела кажется скорее структурной, чем существенной. Взаимосвязь между размером тела и BMC и BMD слабая и, по-видимому, не связана с составом тела.

ВВЕДЕНИЕ

Размер рамы — описательный термин для размера скелета и прочности, которые вместе составляют поддерживающую структуру тела (1, 2). Размер тела обычно оценивается путем внешнего измерения ширины кости или набора костей на плечах, бедрах, запястьях, локтях, коленях и лодыжках (1).Распределения или суммирование значений ширины этих костей используются для классификации людей с малым, средним или большим телосложением или для расчета индексов размера тела (3). Несмотря на большое количество возможных измерений костей, категоризация размера тела чаще всего производится с использованием только измерения ширины локтя по сравнению с национальными справочными данными. Эти данные состоят из выбранных процентилей ширины локтя в пределах диапазона роста для детей и взрослых (1, 4). Эти и другие данные о толщине костей у белых, чернокожих и испаноязычных американцев были собраны в рамках национальных обследований состояния здоровья и питания, проведенных Национальным центром статистики здравоохранения (5–8).

Классификация человека как человека с малым, средним или большим телосложением предназначена для корректировки предполагаемой массы и размера скелета при описании состава тела или для корректировки идеальной массы тела (1). Показатели размера тела значимо и положительно коррелируют с безжировой массой (FFM), жировой прослойкой и костной массой (1, 4, 9–12), а также с массой тела в любом возрасте (13). На эти отношения массы костей и тела также влияет стресс мышечной активности и механические нагрузки под действием силы тяжести (13), которые должны быть максимальными в местах, несущих вес на скелете.В свете этих взаимосвязей между размером тела и массой тела или составом тела разумно предположить, что показатели большого размера тела, отражающие крупный скелет, в большей степени связаны с высоким содержанием минералов в костях (BMC) и высокой костной массой. минеральная плотность (BMD), чем меры малого размера кадра. Высокий BMC и BMD должны быть необходимы для поддержки большого скелетного каркаса. Точно так же ожидается, что большой скелетный каркас будет связан с большим количеством мышечной и жировой ткани, чем маленький скелетный каркас.

Связи показателей размера кадра со значениями BMC всего тела и BMD всего тела не сообщалось. Это отсутствие знаний о предположительно неотъемлемой связи между размером тела и массой и плотностью скелета связано с более ранними трудностями измерения массы скелета у живых людей. В настоящем исследовании была проанализирована взаимосвязь между показателями размера тела и оценками состава тела [FFM и общее количество жира в организме (TBF)] и минерального состояния костей (BMC и BMD) по данным двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, чтобы ответить на несколько вопросов. .Связаны ли измерения размера кадра статистически и биологически с FFM, TBF, BMC и BMD? Являются ли отношения размеров тела с показателями минерального состава костей больше, чем соответствующие отношения с мышечной массой и жирностью? Являются ли эти отношения функцией роста и возраста? Ответы на эти вопросы помогут прояснить, в какой степени размеры тела связывают массу и плотность скелета с другими количественными аспектами состава тела. Знание степени взаимосвязи между размером тела и BMC, BMD и составом тела поможет нам интерпретировать роль, которую размер тела играет в классификации людей с риском определенных исходов питания и заболеваний.

ПРЕДМЕТЫ И МЕТОДЫ

В эту выборку поперечного исследования вошли 224 белых мужчины и 277 белых женщин в возрасте 23–65 лет. Данные были собраны в период с 1990 по 1999 год от участников продольного исследования Фелса. Протокол исследования был одобрен институциональным наблюдательным советом Государственного университета Райта. Более полное описание образца и продольного исследования Фелса было опубликовано ранее (14). Анализируемые антропометрические данные представляли собой рост, измеренный с точностью до 0.1 см с помощью ростомера (Holtain Ltd, Croswell, Крымыч, Великобритания), а вес измеряли с точностью до 0,1 кг с помощью цифровых весов (Seca, Гамбург, Германия). Были собраны пять мер размера тела: ширина плеч (биакромиальная ширина), бедер (бикристаллическая ширина), колена, локтя и запястья; размер кадра измеряли с точностью до 0,1 см с помощью штангенциркуля (Holtain Ltd). Эти данные были собраны с использованием процедур, аналогичных процедурам, описанным в третьем Национальном обследовании здоровья и питания (8) и Справочном руководстве по антропометрической стандартизации (15).

Состав тела (FFM и TBF, оба в кг) и минеральный статус костей [BMC (в г) и BMD (в г/см 2 )] были измерены с использованием прибора DPX (Lunar Corp, Madison, WI) на средней скорости с программным обеспечением 3.6z (Lunar Corp). Общую массу тканей всего тела рассчитывали как сумму значений нежировой и жировой мягких тканей и BMC. FFM всего тела рассчитывали как сумму значений мышечной ткани и BMC.

Скорректированные по возрасту коэффициенты корреляции Пирсона между 5 показателями размера тела и весом, TBF, FFM, BMC, BMD и ростом рассчитывались по полу.Чтобы прояснить связи показателей размера кадра с составом тела и минеральным статусом костей, была использована многомерная модель. Состав тела и минеральные показатели костей сначала были скорректированы с учетом роста, чтобы устранить влияние различий в линейных размерах тела между людьми на отношения. Затем был проведен множественный регрессионный анализ по полу с учетом состава тела с поправкой на рост и показателей минерального состава костей в качестве зависимых переменных и 5 показателей размера кадра и возраста в качестве независимых переменных.Возраст был включен как независимая переменная, поскольку изменения в составе тела взрослого человека происходят с возрастом, а также с изменением роста. Только те независимые переменные, которые были значительно связаны с зависимыми переменными, были включены в модели множественной регрессии. Уровень значимости для всех тестов был P < 0,05, и для всех статистических процедур использовали SAS (16).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Средние значения и стандартные отклонения для всех переменных представлены в таблице 1.Средний возраст мужчин и женщин достоверно не отличался (≈41 год). Мужчины были значительно тяжелее и выше женщин и имели значительно более высокие FFM, BMC и BMD, а также более широкие плечи, локти, колени и запястья, чем женщины. Женщины имели значительно более высокий TBF, чем мужчины. Достоверных различий между полами в ширине бикристаллов не было.

ТАБЛИЦА 1

Показатели возраста, веса, роста, телосложения и состава тела у мужчин и женщин . Мужчины ( n = 224) . Женщины ( n = 277) . Возраст (y) 40,6 ± 11,5 40,6 ± 11,5 41,5 ± 11.6 Вес (кг) 81,3 ± 12.4 66.7 ± 13.1 2 Статус (см ) 179,3 ± 6.5 179,3 ± 65,9-690 165,9 ± 6.1 2 Ширина Biarromalial (CM) 41.1 ± 2.1 36,8 ± 1,7 36,8 ± 1,7 2 29,5 ± 1,9 29,5 ± 1,9 29,7 ± 2.3 Knee (CM) 10,1 ± 0,5 9,5 ± 0,7 2 Локоть (см) 7,4 ± 0,4 6,5 ± 0,4 2 2 Запястье (см) 5,8 ± 0,3 5,0 ± 0,3 2 TBF (кг) 20.2 ± 8.1 24.9 ± 10.2 9.9 ± 10.2 2 FFM (кг) 60,8 ± 6.9 41,7 ± 5.3 2 BMC (KG) 3.1 ± 0,4 2.4 ± 0,4 2 BMD (G / CM 2 ) 1,24 ± 0,09 1.16 ± 0,09 2 4

2 2 4
Переменная . Мужчины ( n = 224) . Женщины ( n = 277) .
Возраст (y) 40,6 ± 11,5 40,6 ± 11,5 41,5 ± 11.6
Вес (кг)
81,3 ± 12.4 66.7 ± 13.1 2
Статус (см ) 179,3 ± 6.5 179,3 ± 65,9-690 165,9 ± 6.1 2
Ширина
Biarromalial (CM) 41.1 ± 2.1 36,8 ± 1,7 36,8 ± 1,7 2
29,5 ± 1,9 29,5 ± 1,9 29,7 ± 2.3
Knee (CM) 10,1 ± 0,5 9,5 ± 0,7 2
Локоть (см) 7,4 ± 0,4 6,5 ± 0,4
Запястье (см) 5,8 ± 0,3 5,0 ± 0,3 2
TBF (кг) 20.2 ± 8.1 24.9 ± 10.2 9.9 ± 10.2 2
FFM (кг) 60,8 ± 6.9 41,7 ± 5.3 2
BMC (KG) 3.1 ± 0,4 2.4 ± 0,4 2 9002
BMD (G / см 2 ) 1.24 ± 0,09 1.16 ± 0,09 2
Таблица 1

Возраст, Вес, Старт размеры тела и состав тела у мужчин и женщин 1

2 2 BMD (G / CM 2 ) 4
Переменная . Мужчины ( n = 224) . Женщины ( n = 277) .
Возраст (y) 40,6 ± 11,5 40,6 ± 11,5 41,5 ± 11.6
Вес (кг)
81,3 ± 12.4 66.7 ± 13.1 2
Статус (см ) 179,3 ± 6.5 179,3 ± 65,9-690 165,9 ± 6.1 2
Ширина
Biarromalial (CM) 41.1 ± 2.1 36,8 ± 1,7 36,8 ± 1,7 2
29,5 ± 1,9 29,5 ± 1,9 29,7 ± 2.3
Knee (CM) 10,1 ± 0,5 9,5 ± 0,7 2
Локоть (см) 7,4 ± 0,4 6,5 ± 0,4
Запястье (см) 5,8 ± 0,3 5,0 ± 0,3 2
TBF (кг) 20.2 ± 8.1 24.9 ± 10.2 9.9 ± 10.2 2
FFM (кг) 60,8 ± 6.9 41,7 ± 5.3 2
BMC (KG) 3.1 ± 0,4 2.4 ± 0,4 2
1,24 ± 0,09 1.16 ± 0,09 2
2 2 4 4 5

Значительная возрастная корреляционная корреляция Pearson между показателями размера тела и веса, показателями состава тела и минерального состояния костей, а также ростом представлены в Таблице 2 в разбивке по полу.С простой описательной точки зрения среди этих коэффициентов корреляции существует закономерность. Ширина бикристалла, колена и локтя более сильно коррелировала с массой тела, TBF и FFM, чем ширина биакромиального сустава и запястья как у мужчин, так и у женщин, но эти различия были больше у женщин. У мужчин коэффициенты корреляции между размерами тела и FFM и ростом были одинаковыми. Соответствующие корреляции у женщин были несколько более изменчивы, чем у мужчин.У женщин ширина колена меньше коррелировала с ростом, чем ширина запястья, тогда как у мужчин все было наоборот. 5 показателей размера кадра более тесно коррелировали с BMC, чем с BMD как у мужчин, так и у женщин. За некоторыми исключениями, показатели размера кадра были наименее коррелированы с МПК. Корреляции для BMC были аналогичны корреляциям для TBF, FFM и роста как у мужчин, так и у женщин. У женщин биакромиальная ширина была более сильно коррелирована как с BMC, так и с BMD, чем другие ширины, тогда как у мужчин ширина локтя и запястья была наиболее сильно коррелирована с BMC и BMD.

ТАБЛИЦА 2

Значимые скорректированные по возрасту коэффициенты корреляции Пирсона между размерами тела и показателями веса, роста и состава тела .

Переменная . Мужчины ( n = 224) . Женщины ( n = 277) .
Возраст (y) 40,6 ± 11,5 40,6 ± 11,5 41,5 ± 11.6
Вес (кг)
81,3 ± 12.4 66.7 ± 13.1 2
Статус (см ) 179,3 ± 6.5 179,3 ± 65,9-690 165,9 ± 6.1 2
Ширина
Biarromalial (CM) 41.1 ± 2.1 36,8 ± 1,7 36,8 ± 1,7 2
29,5 ± 1,9 29,5 ± 1,9 29,7 ± 2.3
Knee (CM) 10,1 ± 0,5 9,5 ± 0,7 2
Локоть (см) 7,4 ± 0,4 6,5 ± 0,4
Запястье (см) 5,8 ± 0,3 5,0 ± 0,3 2
TBF (кг) 20.2 ± 8.1 24.9 ± 10.2 9.9 ± 10.2 2
FFM (кг) 60,8 ± 6.9 41,7 ± 5.3 2
BMC (KG) 3.1 ± 0,4 2.4 ± 0,4 2 9002
BMD (G / см 2 ) 1.24 ± 0,09 1.16 ± 0,09 1,16 ± 0,09 2
Вес . ТБФ . ЖЖМ . БМК . БМД . Рост .
Мужчины
Ширина
Biacromial 0.51 0,22 0,59 0,45 0,26 0,44
Bicristal 0,76 0,58 0,60 0,43 0,22 0,42
Колено 0,71 0,48 0,65 0.65 0.46 0.46 0.43 0.43
Локоть 0.59 0.35 0.59 0,52 0,28 0,42
Наручные 0,45 0,17 0,59 0,48 0,28 0,36
женщин
Ширина
Biaromomial 0.55 0,44 0,57 0,59 0,43 0,49
Bicristal 0,79 0,71 0,65 0,48 0,31 0,43
Колено 0,82 0,78 0.58 0.58 0.47 0.36 0,25 0,25
Локоть 0.72 0.62 0.66 0,48 0,33 0,39
Наручные 0,37 0,21 0,56 0,43 0,23 0,39
0 09089 0,7658 3 3 3 4 5
. Вес . ТБФ . ЖЖМ . БМК . БМД . Рост .
Мужчины
Ширина
Biacromial 0,51 0,22 0,59 0,45 0,26 0,44
        Бикристалл 0,60 0,43 0,22 0,42
Колено 0,71 0,48 0,65 0,46 0,20 0,43
Колено 0,59 0,35 0,59 0.52 0,28 0,28 0,22 0.42
Запястье 0,45 0,17 0,17 0.59 0.48 0,28 0,36
женщин
Ширина
Biacromial 0,55 0.44 0.57 0.57 0.59 0.59 0.43 0,49
Бикристал 0.79 0,71 0,65 0,48 0,31 0,43
Колено 0,82 0,78 0,58 0,47 0,36 0,25
Колено 0,72 0,62 0.66 0.66 0.48 0.33 0,39 0.39
Запястье 0,37 0,21 0.56 0.43 0.23 0.23 0,23 0,23 0.39
5 Таблица 2

Значительные возрастные корректируемые коэффициенты корреляции Пирсона между мерами размера кадров и весом, ростом и составом композиции 1

. Вес . ТБФ . ЖЖМ . БМК . БМД . Рост .
Мужчины
Ширина
Biacromial 0,51 0,22 0,59 0,45 0,26 0,44
        Бикристалл 0.76 0,58 0,60 0,43 0,22 0,42
Колено 0,71 0,48 0,65 0,46 0,20 0,43
Колено 0,59 0,35 0.59 0.52 0,28 0,28 0,22 0.42
Запястье 0,45 0,17 0.59 0,48 0,28 0,36
женщин
Ширина
Biacromial 0.55 0.55 0.54 0.57 0.59 0.59 0.59 0.43 0.49
Бикристал 0.79 0,71 0,65 0,48 0,31 0,43
Колено 0,82 0,78 0,58 0,47 0,36 0,25
Колено 0,72 0,62 0.66 0.66 0.48 0.33 0,39 0.39
Запястье 0,37 0,21 0.56 0,43 0,23 0,39
. Вес . ТБФ . ЖЖМ . БМК . БМД . Рост .
Мужчины
Ширина
Biacromial 0.51 0,22 0,59 0,45 0,26 0,44
Bicristal 0,76 0,58 0,60 0,43 0,22 0,42
Колено 0,71 0,48 0,65 0.65 0.46 0.46 0.43 0.43
Локоть 0.59 0.35 0.59 0,52 0,28 0,42
Наручные 0,45 0,17 0,59 0,48 0,28 0,36
женщин
Ширина
Biaromomial 0.55 0,44 0,57 0,59 0,43 0,49
Bicristal 0,79 0,71 0,65 0,48 0,31 0,43
Колено 0,82 0,78 0.58 0.58 0.47 0.36 0,25 0,25
Локоть 0.72 0.62 0.66 0,48 0,33 0,39
Наручные 0,37 0,21 0,56 0,43 0,23 0,39

На основе этих возрастных скорректированных корреляций, bicristal и ширина колена, по-видимому, более тесно связана с массой и жировыми отложениями тела у мужчин и женщин, тогда как все ширины в равной степени описывают FFM. Эти результаты подразумевают, что люди с большим телосложением в области бедер и коленей, как правило, имеют большую массу тела и больше мышц и жира, чем люди с маленьким телосложением в этих местах.Ни значимость иерархии среди этих коэффициентов корреляции, ни значимость различий между полами в этих коэффициентах не определялись.

Результаты множественного регрессионного анализа переменных с поправкой на рост — со значениями R 2 для TBF, FFM, BMC и BMD и значимыми коэффициентами регрессии для возраста и 5 показателей размера кадра — для мужчины и женщины показаны в таблице 3. Значения R 2 были самыми высокими для TBF как у мужчин, так и у женщин; 51–66% вариаций в упитанности тела после поправки на рост объяснялись размерами тела.У мужчин и женщин R 2 для FFM было меньше, чем для TBF, но размеры кадра по-прежнему составляли 35–39% дисперсии в FFM после поправки на рост. Таким образом, показатели размера тела были в значительной степени связаны с количеством жира и мышц как у мужчин, так и у женщин и объясняли большое количество межиндивидуальных различий в этих переменных состава тела после поправки на рост. У мужчин и женщин значения R 2 для BMC и BMD были меньше, чем для TBF и FFM, и были выше у женщин, чем у мужчин.Самые низкие значения R 2 у обоих полов были для МПК. Эти результаты показывают, что в целом показатели размера тела были более тесно связаны с показателями жира и мышц, чем с показателями минерального статуса костей как у мужчин, так и у женщин. В целом, эти показатели размера кадра были более тесно связаны с BMC, чем с BMD после поправки на рост, и обе эти ассоциации были сильнее у женщин, чем у мужчин.

ТАБЛИЦА 3

Значимые коэффициенты регрессии между показателями размера тела и составом тела с поправкой на рост и показателями минералов костей у мужчин и женщин 1

3 3 3 4 5
. Мужчины . Женщины .
Независимая переменная . ТБФ ( Р 2 = 0,51) . FFM ( R 2 = 0,35) . БМК ( Р 2 = 0,18) . БМД ( Р 2 = 0,08) . ТБФ ( Р 2 = 0,66) . FFM ( R 2 = 0,39) . БМК ( Р 2 = 0,23) . БМД ( Р 2 = 0,18) .
Точка пересечения −77,03 2   −86,79 2

2
-0,61 2 -91,38 2 -52,54 2 -2,23 2 -0,56 2
Возраст 0,14 2 -0,09 2 -0,006 2 -0.002 2
Ширина
Biacromial 0,86 2 0,03 3 0,008 0,008 3 0.42 3 3 0.04 2 0.01 2
Bicristal 2,18 2 1,55 2
Колено 4.73 2 2.33 70089 2 2.53 2 0.10 2 0,03 2
Колено 2,88 3
Wrist -7.05 2 2 40022 0.39 2 0,05 3 -8.77 2 2 3.46 2
. Мужчины . Женщины .
Независимая переменная . ТБФ ( Р 2 = 0,51) . FFM ( R 2 = 0,35) . БМК ( Р 2 = 0,18) . БМД ( Р 2 = 0,08) . ТБФ ( Р 2 = 0,66) . FFM ( R 2 = 0,39) . БМК ( Р 2 = 0,23) . БМД ( Р 2 = 0.18) .
Перехват -77,03 2 -86,79 2 -3,45 2 -0,61 2 -91,38 2 -52.54 -52.54 2 -2.23 -2.23 2 -0.56 -0.56 2
Возраст 0.14 2 -0,09 2 -0,006 2 -0,002 2
Ширина
Biaromomial 0.86 2 0.03 3 0,008 3 0,42 3 0,04 2 0,01 2
Bicristal 2,18 2 1.55 — 1.55 2
Knee 4.73 2 2,33 3 7,48 2 2,53 2 0,10 2 0,03 2
LOW 2,88 3
Запястье -7.05 2 4,86 3 0,39 2 0,05 3 -8,77 2 3,46 2
ТАБЛИЦА 3 .
Мужчины . Женщины .
Независимая переменная . ТБФ ( Р 2 = 0,51) . FFM ( R 2 = 0,35) . БМК ( Р 2 = 0,18) . БМД ( Р 2 = 0,08) . ТБФ ( Р 2 = 0,66) . FFM ( R 2 = 0,39) . БМК ( Р 2 = 0,23) . БМД ( Р 2 = 0,18) .
Точка пересечения −77,03 2   −86,79 2

2
-0,61 2 -91,38 2 -52,54 2 -2,23 2 -0,56 2
Возраст 0,14 2 -0,09 2 -0,006 2 -0.002 2
Ширина
Biacromial 0,86 2 0,03 3 0,008 0,008 3 0.42 3 3 0.04 2 0.01 2
Bicristal 2,18 2 1,55 2
Колено 4.73 2 2.33 70089 2 2.53 2 0.10 2 0,03 2
Колено 2,88 3
Wrist -7.05 2 2 40022 0.39 2 0,05 3 -8.77 2 2 3.46 2
. Мужчины . Женщины .
Независимая переменная . ТБФ ( Р 2 = 0,51) . FFM ( R 2 = 0,35) . БМК ( Р 2 = 0,18) . БМД ( Р 2 = 0,08) . ТБФ ( Р 2 = 0,66) . FFM ( R 2 = 0,39) . БМК ( Р 2 = 0,23) . БМД ( Р 2 = 0.18) .
Перехват -77,03 2 -86,79 2 -3,45 2 -0,61 2 -91,38 2 -52.54 -52.54 2 -2.23 -2.23 2 -0.56 -0.56 2
Возраст 0.14 2 -0,09 2 -0,006 2 -0,002 2
Ширина
Biaromomial 0.86 2 0.03 3 0,008 3 0,42 3 0,04 2 0,01 2
Bicristal 2,18 2 1.55 — 1.55 2
Knee 4.73 2 2,33 3 7,48 2 2,53 2 0,10 2 0,03 2
LOW 2,88 3
Запястье -7.05 2 4,86 3 0,39 2 0,05 3 -8,77 2 3,46 2 — 

У мужчин широкие бедра и колени и узкие запястья были достоверно связаны с высоким TBF, тогда как широкие плечи, колени и запястья были значимо связаны с высоким FFM.С возрастом наблюдалось небольшое достоверное увеличение TBF. Ширина локтя не была значимым независимым предиктором TBF или FFM после поправки на рост. У женщин широкие бедра, колени, локти и узкие запястья были в значительной степени связаны с высоким TBF. Как и у мужчин, широкие плечи, колени и запястья также были в значительной степени связаны с высокой FFM.

У мужчин биакромиальная ширина и ширина запястья были значимо и положительно связаны с BMC и BMD. У женщин биакромиальная ширина и ширина колена были значимо и положительно связаны с BMC и BMD, а ширина запястья — нет.У женщин количество и плотность костей значительно уменьшались с возрастом после поправки на рост (таблица 3). Ширина бикристалла и локтя не были значимыми детерминантами BMC или BMD ни у мужчин, ни у женщин. Хотя эти ассоциации между размером тела и минеральным статусом кости не зависели от роста, сила связи была небольшой по сравнению с соответствующей связью между размером тела и TBF и FFM.

ОБСУЖДЕНИЕ

Распределение роста, веса и ширины тела для этих взрослых находилось в пределах 5-го и 95-го процентилей соответствующих значений для взрослых того же возраста из национальных справочных данных (6).Различия между полами в этой выборке в средних значениях, представленных в таблице 1, были такими, как и ожидалось для нормальных взрослых. Эти различия отражают основные закономерности полового диморфизма в размерах и строении тела у мужчин и женщин.

Скорректированные по возрасту коэффициенты корреляции Пирсона, представленные в таблице 2, аналогичны по значению коэффициентам между показателями размера кадра и FFM и TBF, о которых ранее сообщали Хаймс и Бушар (9). Значения коэффициентов между шириной бикристалла и колена и TBF в настоящей выборке больше, чем сообщалось ранее (9).Возможным объяснением этих различий, помимо отбора проб, является то, что состав тела в настоящем исследовании оценивался с использованием двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, а не гидроденситометрии (9). В предыдущем исследовании корреляции с TBF были скорректированы (частичные корреляции) либо для роста, либо для FFM. Поправка на рост мало повлияла на коэффициенты. Частные коэффициенты корреляции с TBF не сопоставимы напрямую с коэффициентами настоящего исследования, но указывают на дифференциальные отношения между показателями размера тела и жира тела (9).

На основе скорректированных по возрасту коэффициентов корреляции Пирсона была выявлена ​​положительная связь между каждой мерой размера тела и составом тела, но некоторые участки тела были более тесно связаны с определенными частями тела, чем другие (таблица 2). ). Судя по этим первоначальным результатам, бикристаллическая и коленная ширина оказалась больше всего связанной с жировой и мышечной тканью. Не было большой разницы между широтой их ассоциаций с BMC или BMD, и эти ассоциации были меньше, чем у TBF и FFM (таблица 2).Однако эти результаты в некоторой степени искажены влиянием роста, поскольку у высоких людей общий размер тела обычно больше, чем у невысоких.

Чтобы более четко различить независимые связи этих показателей размера кадра с составом тела и минеральным статусом костей, была проведена специфическая для пола множественная регрессия, в которой контролировались различия в росте между участниками. Среди 5 показателей размера тела, использованных для этого анализа (таблица 3), ширина плеч, бедер, колен и запястий составляла большую часть ассоциаций с показателями мягких и костных тканей.Мужчины и женщины в настоящей выборке с широкими бедрами и коленями имели больше TBF, чем мужчины с небольшими размерами тела в этих местах тела, независимо от возраста или роста. В то же время мужчины и женщины с широкими плечами и коленями имели больше FFM, чем мужчины с небольшими размерами тела в этих местах тела, независимо от возраста и телосложения. Роль коленей в этих ассоциациях явно структурная, потому что ноги должны поддерживать туловище независимо от количества мышц или жира на нем.Также может существовать связь между шириной лодыжки и показателями мягких и костных тканей, но в настоящем исследовании ширина лодыжки не измерялась.

Широкие плечи представляют мужское телосложение, т. е. большую мускулатуру, тогда как широкие бедра представляют женское телосложение, т. е. большую полноту. Таким образом, связи между шириной плеч и бедер и количеством мышечной и жировой ткани соответственно отражают основные половые различия в размерах и составе тела. Однако у мужчин с широкими бедрами степень ожирения выше, чем у мужчин с узкими бедрами.Что не понятно, так это то, вызывает ли повышенное ожирение расширение бедер или широкие бедра позволяют иметь большую способность нести дополнительный жир. Аспекты развития этих ассоциаций в детстве представляют собой еще большую загадку.

Ширина запястья потенциально является лучшим показателем связи между размером тела и количеством жира и мышц, независимо от роста. Широкие запястья отрицательно связаны с TBF и положительно связаны с FFM, и наоборот.Сообщалось, что ширина запястий и лодыжек плохо связана с ожирением (1). В настоящем исследовании ширина лодыжки не измерялась, но ширина запястья коррелировала с TBF в меньшей степени, чем другие изученные параметры размера тела (таблица 2). Напротив, в множественном регрессионном анализе (таблица 3) ширина запястья была значимо и отрицательно связана с TBF и значимо и положительно связана с FFM как у мужчин, так и у женщин после поправки на рост. Это говорит о том, что ширина запястья дает информацию о размере верхних придатков, которая связана с количеством жировой и мышечной ткани.Может существовать некоторая связь между шириной туловища и запястий, связанная с количеством мышечной и жировой ткани в организме. Однако ширина локтя, обычная мера размера тела, не была значимо связана с показателями состава тела и минеральным статусом костей, за исключением ограниченной связи с TBF у женщин. Ширина локтя, вероятно, больше связана с ростом, чем с количеством мышечной или жировой ткани или костей.

Одной из причин учета размера тела в зависимости от состава тела было выявление лиц с риском для здоровья.Настоящие результаты показывают, что существует внутренняя связь между размером тела и общей композицией тела, поскольку ожирение и мускулистость положительно связаны с размером тела, независимо от роста. Можно иметь высокую степень мускулистости и большое телосложение без большого количества жировой ткани, но обратное неверно. Это отношение не учитывает риск, связанный с расположением жировой ткани в организме. Эти результаты также подтверждают мнение о том, что стресс от высокой степени мускулистости положительно влияет на размер скелета.Однако аналогичный стресс от избытка жира в организме, по-видимому, оказывает противоположное влияние на размер скелета.

В настоящем исследовании мужчины и женщины с крупным телосложением, как правило, имели более высокий BMC, чем мужчины с маленьким телосложением, независимо от возраста и телосложения. Измерения размера кадра объясняют большую долю дисперсии BMC, чем BMD. Эти результаты показывают, что большие рамки немного связаны с большим абсолютным количеством кости, чем маленькие рамки, но не связаны с количеством кости на единицу площади.Однако мужчины с широкими плечами и запястьями и женщины с широкими плечами и коленями, как правило, имели несколько более плотные кости, чем мужчины и женщины с узкими плечами, запястьями и коленями.

В настоящем исследовании было обнаружено, что размер кадра более тесно связан с TBF и FFM, чем с BMC и BMD. Связь между размером тела и составом тела, по-видимому, скорее структурная, чем содержательная. Большие рамки в плечах, руках и коленях связаны с наличием большого количества мышц.И наоборот, широкие бедра и колени связаны с повышенным количеством жировой ткани по всему телу. Этот размерный аспект скелета по отношению к мышечной и жировой ткани не имеет существенного отношения к различиям между людьми в массе и плотности скелета. Размер тела человека в этих местах измерения не тесно связан с плотностью его костей и, вероятно, также не тесно связан с прочностью его костей. Отношения между размером тела и BMC и BMD невелики и, по-видимому, не связаны с составом тела человека, поскольку рост был включен в регрессионные модели.Могут быть архитектурные аспекты внутренней структуры кости, связанные с размерами рамы, но они не были обнаружены.

В настоящем исследовании не было лиц с тяжелым ожирением; таким образом, ассоциации, которые мы обнаружили, были только для людей с нормальным весом. Эти ассоциации относились к телу в целом, а не к конкретным областям скелета, таким как позвоночник или бедро; измерения состава тела и минерального состояния костей в определенных областях скелета могут быть выполнены с использованием двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии, но такие измерения не проводились в настоящем исследовании.Некоторые измерения размера тела труднее собрать у людей с ожирением, как и измерения состава тела. Таким образом, любое распространение или вывод этих результатов на образец с ожирением следует делать с осторожностью. Также показаны дополнительные исследования для изучения взаимосвязи между размером тела и плотностью и прочностью костей, а также возможных последствий этих взаимосвязей для здоровья.

Приветствуются полезные комментарии Джона Хаймса.

ССЫЛКИ

1

Хаймс

JH

,

Фрисанчо

РА

.

Оценка размера кадра

. В:

Lohman

TG

,

Roche

AF

,

Martorell

R

, ред.

Справочное руководство по антропометрической стандартизации.

Шампейн, Иллинойс

:

Human Kinetics Books

,

1988

:

121

4

2

Хаймс

JH.

Учет размера корпуса при оценке питания.

Нью-Йорк

:

Уайли Лисс

,

1991

.3

Петерс

DM

,

Эстон

R

.

Прогнозирование и измерение размера тела у молодых взрослых мужчин

.

J Sports Sci

1993

;

11

:

9

15

.4

Frisancho

AR

,

Flegel

PN

.

Ширина локтя как мера размера тела для мужчин и женщин США

.

Am J Clin Nutr

1983

;

37

:

311

4

.5

Johnson

C

,

Fulwood

R

,

Abraham

S

, и др.

Основные данные об антропометрических измерениях и угловых измерениях тазобедренных и коленных суставов для отдельных возрастных групп в возрасте от 1 года до 74 лет, США, 1971–1975 годы.

Hyattsville, MD

:

Национальный центр статистики здравоохранения

,

1981

. [.]6

Наджар

MF

,

Роуленд

M

.

Антропометрические справочные данные и распространенность избыточного веса, США, 1976–1980 годы.

Hyattsville, MD

:

Министерство здравоохранения и социальных служб США, Служба общественного здравоохранения, Национальный центр статистики здравоохранения

,

1987

.7

Najjar

MF

,

4 Kuczmarski

Антропометрические данные и распространенность избыточного веса среди латиноамериканцев: 1982–84.

Hyattsville, MD

:

Министерство здравоохранения и социальных служб США, Служба общественного здравоохранения, Центры контроля заболеваний, Национальный центр статистики здравоохранения

,

1989

.8

Национальный центр статистики здравоохранения

.

Справочные руководства и отчеты NHANES III (CD-ROM).

Hyattville, MD

:

Национальный центр статистики здравоохранения

,

1996

.9

Хаймс

JH

,

Бушар

7 C 90.

Правильно ли новые таблицы Metropolitan Life Insurance оценивают соотношение веса и роста тела и жировых отложений?

Am J Public Health

1985

;

75

:

1076

9

.10

Slemenda

C

,

C

,

HUI

S

,

S

,

,

C

,

Christian

J

,

F

,

Johnston

C

.

Масса костей и антропометрические измерения у взрослых женщин

.

Костяной шахтер

1990

;

11

:

101

101

9

.11

Fehily

IM

,

BUTLAND

BK

,

Yarnell

JWG

.

Упитанность и размер тела: исследование Caerphilly

.

Евр Дж Клин Нутр

1990

;

44

:

107

11

.12

11

.12

Baecke

JAH

,

Burema

J

,

DEURENBERG

P

.

Упитанность, относительный вес и размер тела у молодых людей

.

Бр Ж Нутр

1982

;

48

:

1

6

.13

6

.13

Glauber

H

,

H

,

Vollmer

W

,

Nevitt

M

,

Ensrud

K

,

Orwoll

E

.

Масса тела по сравнению с распределением жира в организме, ожирением и размером тела как предикторы плотности костной ткани

.

J Clin Endocrinol Metab

1995

;

80

:

1118

23

.14

Рош

AF

.

Рост, созревание и состав тела: продольное исследование Фелса, 1929–1991 гг.

Кембридж, Великобритания

:

Кембриджский университет пресс

,

1992

.15

Lohman

TG

,

Roche

AF

,

MARTORELL

R

.

Справочное руководство по антропометрической стандартизации.

Champaign, IL

:

Human Kinetics Books

,

1988

.16

SAS Institute Inc.

Руководство пользователя SAS/STAT. Версия 8.

Кэри, Северная Каролина

:

SAS Institute Inc

,

1999

.

© Американское общество клинического питания, 2002 г.

Придайте жесткости раме A- или G-body с помощью комплекта Frame FX от Hellwig

Несмотря на все свои ретро-крутые моменты и появление современных замен двигателей LS/LT, классические автомобили General Motors с кузовами A и G никогда не славились своей жесткостью или управляемостью.В то время как современные замены подвески с койловерами, модернизация стабилизатора поперечной устойчивости и многорычажные преобразования, безусловно, помогают, изгиб, присущий винтажным рамам A- и G-Body, остается главной ахиллесовой пятой для этих автомобилей… по крайней мере, до сих пор.

Хотя давно известно, что добавление различных форм опорных распорок к невидимым частям шасси повышает жесткость, для того, чтобы должным образом «упаковать» заводское шасси, требуется большое количество измерений, резки, подгонки и сварки. Чтобы облегчить самостоятельное производство этих стальных панелей, специалист по подвеске и один из основателей SEMA, компания Hellwig Products, создала «сварную» альтернативу для поклонников автомобилей с кузовами A и G.

Модели

с кузовом A, произведенные с 1964 по 1972 год, включают Chevelle, Malibu, Monte Carlo, Cutlass, F85, LeMans, GTO и Skylark. Автомобили с кузовом G, выпущенные в 1978–1987 годах, относятся к моделям Regal, Century, Grand National, Malibu, Monte Carlo, Cutlass и LeMans.

Hellwig Products назвала свою стальную арматуру комплектами Frame FX. Эти модернизированные приварные детали, вырезанные из кусков стали 10-го калибра для обеспечения однородной посадки и внешнего вида OEM, продаются как продукт, который устраняет «колебание», обычно связанное с автомобилями с кузовами A и G.

Каждый комплект для сварки Frame FX состоит из 14 предварительно отформованных стальных панелей, предназначенных для установки в самых слабых местах каждой заводской балки рамы, что дает энтузиастам GM возможность сохранить свое заводское шасси и все его стандартные точки крепления.

После установки водители заметят, что дополнительная прочность комплекта Frame FX не только снижает раскачивание, но и улучшает реакцию рулевого управления и качество езды. Независимо от того, рассматриваете ли вы возможность замены на современную высокопроизводительную трансмиссию, планируете использовать колеса и шины большего размера или готовитесь к гоночному сезону, комплект Frame FX от Hellwig требует внимания.

Благодаря повышенной жесткости, обеспечиваемой нашими комплектами Frame FX, вы сразу почувствуете, как это влияет на управляемость, комфорт и ходовые качества в целом. – Майк Холлмарк

Враг лежит внутри

Так в чем же большая проблема с рамой среднего автомобиля General Motors A- или G-Body? Стремясь сэкономить немного веса (и сэкономить при этом несколько копеек), инженеры GM спроектировали эти автомобили так, чтобы они располагались на так называемом шасси с открытым C-образным профилем.

Всего лишь 3 дюйма в ширину сверху и снизу, эта конструкция рамы делала то, что должна была, но делала шасси изначально слабым при скручивании и лишь незначительно лучше в отношении изгиба. Добавьте к этому тот факт, что среднестатистический автомобиль с кузовом A или G за последние несколько десятилетий прошел бесчисленное количество миль использования и эксплуатации, и у вас есть одна изношенная рама, нуждающаяся в усилении.

Стандартная рама с С-образным профилем изначально слаба по своей конструкции. Комплекты Frame FX от Hellwig Products включают это отверстие, чтобы исключить изгиб.

Как Хеллвиг дает отпор

Когда мы спросили Майка Холлмарка, менеджера по маркетингу и международным продажам Hellwig Products, о причинах разработки Frame FX Kit, он сказал следующее.

Удвоение ширины натянутой стороны рамы, а затем закрытие кавернозной области внутри открытого шасси — вот как комплект Hellwig Frame FX может значительно увеличить жесткость на кручение, обеспечивая при этом превосходное сопротивление изгибу.

«Как и все наши продукты, наши комплекты Frame FX были созданы для решения проблемы. Мы знали, что с рамами A- и G-образных кузовов с открытыми каналами нам нужно найти простое решение, чтобы упаковать и усилить шасси», — говорит Холлмарк. «Наши комплекты предварительно изогнутых, состоящих из нескольких частей стальных каркасов очень просты в установке: установка и сварка на место занимает от 6 до 8 часов».

Комплекты

Frame FX — это простое обновление для поклонников шасси A- и G-body, предлагающее настраиваемые функции усиления, исключая большую часть догадок и измерений.

Изготовленный из четырнадцати предварительно вырезанных стальных панелей 10-го калибра, комплект Frame FX не только соответствует толщине заводской рамы для однородной отделки, но также направлен на усиление самых слабых мест шасси. Однако для того, чтобы сделать заводское шасси жестче до такой степени, чтобы водители действительно могли почувствовать значительное улучшение управляемости и качества езды, Хеллвигу пришлось сначала мыслить нестандартно.

«Благодаря повышенной жесткости вам больше не нужно беспокоиться о скручивании рамы, вызывающем усталость и проблемы с изгибом рамы и панелей кузова», — говорит Холлмарк.«Больше никаких неравномерных зазоров в панелях кузова или смещения дверей».

Приложив дополнительные усилия и спроектировав панель с дополнительным креплением, Хеллвиг дал энтузиастам GM возможность прикрепить днище к шасси, тем самым повысив уровень жесткости. Кроме того, кронштейны созданы таким образом, что поперечина трансмиссии имеет достаточно места для регулировки, что позволяет использовать множество конфигураций трансмиссии.

Преобразование открытой рамы C-образного профиля в коробчатую секцию также удваивает исходную ширину рамы.По словам Холлмарка, после сварки усиленная рама становится гораздо более устойчивой к скручиванию и изгибу в экстремальных условиях, улучшая при этом ощущение рулевого управления, реакцию на управление и качество езды.

Независимо от того, занимаетесь ли вы Pro Touring, дрэг-рейсингом, строите лоурайдеры или просто хотите усилить проект реставрации, набор Frame FX от Hellwig Products поможет вам.

Любителям гонок не нужно беспокоиться о том, что эти комплекты слишком сильно увеличивают их собственный вес. Несмотря на удвоение ширины исходной рамы, комплект Hellwig Frame FX A-body добавляет к весу автомобиля лишь чуть меньше 50 фунтов, а комплект G-Body добавляет 59 фунтов.

Это значительное увеличение жесткости на кручение и жесткости рамы в сочетании с превосходной реакцией на рулевое управление, качеством езды и управляемостью сделали комплект Frame FX огромным успехом среди гонщиков. Hallmark быстро указывает на это, говоря: «Наш комплект Frame FX изменил правила игры на рынке Pro Touring. В сочетании с нашими трубчатыми передними и задними стабилизаторами поперечной устойчивости эта классика превращается в мощную машину с превосходными характеристиками».

Каждая деталь из прецизионной стали 10-го калибра в этом наборе из 14 предметов предназначена для установки на место.Это снижает потребность в тщательной шлифовке и гарантирует, что каждый комплект Frame FX будет соответствовать стандартному шасси OEM-ширины.

Несложная установка

Несмотря на то, что этот комплект представляет собой вварную модернизацию, компания Hellwig приложила огромные усилия, чтобы сделать установку максимально безболезненной. Каждый комплект Hellwig Frame FX состоит из двух частей, чтобы сократить потребность в изготовлении по индивидуальному заказу, и требуется лишь незначительная шлифовка, чтобы соответствовать отклонениям размеров рамы от завода.

«У нас есть сообщения о том, что клиенты приваривают наши комплекты, просто приподнимая кузов на 6–8 дюймов над рамой. Конечно, мы рекомендуем оставить себе больше места», — говорит нам Холлмарк. «[Однако] это просто показывает, как Хеллвиг предпринял утомительные и трудоемкие шаги по упаковке вашего фрейма».

Комплект Hellwig Products Frame FX подходит для широкого спектра двухдверных автомобилей с кузовами A и G. Однако они не совместимы с моделями с откидным верхом, универсалом или моделями El Camino.

Если вам кажется, что комплект Frame FX необходим вашему автомобилю GM с кузовом A или G, комплекты Hellwig Products можно найти на их веб-сайте www.hellwigproducts.com или у одного из их предпочтительных дилеров. На данный момент комплект 11102 A-body стоит 472,69 долларов, а комплект 11100 Frame FX стоит всего 457,89 долларов. Между тем, боксерский комплект G-body стоит 506,44 доллара США, что является выдающейся стоимостью, учитывая все, что вы получаете с этим комплектом.

  • GM A-кузов 1964-1967: PN 11102
  • GM A-кузов 1968-1972: PN 11100
  • GM G-тело 1978-1987: PN 11104

Таблица роста и веса — таблица роста и веса, таблица веса и роста

Таблицы роста и веса *

Статьи по Теме : Понимание вашего процента жира в организме, калькулятор ИМТ, Калькулятор целевого пульса

Таблица веса для женщин

Вес в фунтах, в зависимости от возраста 25-59 лет с наименьшим коэффициент смертности
(домашняя одежда весом 3 фунта и обувь на каблуке 1 дюйм)
Нажмите здесь , чтобы рассчитать размер рамы


Таблица веса для мужчин

Вес в фунтах, исходя из возраста 25-59 лет с самым низким уровнем смертности
(одежда для дома весом 5 фунтов и обувь на каблуке 1 дюйм)
Щелкните здесь, чтобы рассчитать размер кадра

*Идеальный вес согласно таблицам Metropolitan Life Insurance Company (1983)

Расчет размера кадра

Ниже приводится метод, который использовала компания Metropolitan Life Insurance Company. для расчета размера кадра:

  1. Вытяните руку перед собой, согнув локоть под углом девяносто под углом к ​​телу так, чтобы предплечье было параллельно телу.
  2. Держите пальцы прямыми и поверните внутреннюю сторону запястья к твое тело.
  3. Поместите большой и указательный пальцы на две выступающие кости на стороны локтя, затем измерьте расстояние между костями с рулетка или штангенциркуль.
  4. Сравните с таблицей ниже. В таблице указаны размеры локтя для средняя оправа — если ваш размер локтя соответствует этому росту меньше, чем указанное количество дюймов, у вас маленькая рама — если ваш размер локтя для этого конкретного роста больше, чем количество перечисленных дюймов, у вас большая рама.

Размеры локтя для средней рамы

 

Комментарии Facebook

Другие полезные статьи Ниже:

Статьи по теме : Понимание ваш процент жира в организме, калькулятор ИМТ, целевое сердце калькулятор ставок

Обнаружите, что у вас лишний вес? Вот некоторые продукты, которые могут помочь вам сбросить лишние килограммы и привести себя в форму:


Что такое рамная конструкция? — кривошип SHIFT

В автомобильной промышленности кузов на раме — это метод конструкции, при котором кузов автомобиля крепится к раме, образующей опорную систему для трансмиссии, подвески и других компонентов.Этот метод строительства восходит к самым первым автомобилям, которые фактически строились на деревянных опорных рамах. Практика крепления кузовов к деревянным рамам сохранялась в течение нескольких десятилетий, хотя к 1930-м годам дерево было в значительной степени вытеснено сталью. Сегодня конструкция кузова на раме в значительной степени заменена конструкциями монокок, полумонокок и цельный корпус. Основное исключение из этой тенденции наблюдается в конструкциях грузовиков, где по-прежнему популярна конструкция кузова на раме.

История конструкции кузова на раме

История конструкции кузова на раме старше, чем сама история автомобилестроения.Этот метод строительства на самом деле восходит к вагоностроению, что понятно, поскольку ранние автомобили с «безлошадной повозкой» на самом деле очень походили на конные повозки того времени. Когда первые автомобильные конструкторы возились со своими машинами в сараях и сараях на заднем дворе, они использовали то, что знали: деревянные рамы с установленными на них деревянными кузовами.

Ранние конструкции корпуса на раме использовали так называемую лестничную раму, которая выглядит точно так же, как и звучит.Эти рамы построены на двух основных параллельных балках, соединенных поперечинами. Кузов сидит сверху на раме, на него опирается силовой агрегат, а он, в свою очередь, опирается на подвеску и колеса.

Когда сталь впервые использовалась в конструкции кузова на раме, эти лестничные рамы все еще были единственной используемой конструкцией. Более поздние типы рам и стили дизайна включают:

.
  • магистральная трубка
  • рамка по периметру
  • c-образный
  • шляпа в коробке

Когда кузов снят, легче увидеть, как кузов этого Ford Ranger сидит поверх рамы.

Технологии монококового и полумонококового строительства появились довольно рано, хотя они не получили большого распространения до конца 20-го века. До этого конструкция кузова на раме оставалась основным способом производства легковых и грузовых автомобилей, особенно в Соединенных Штатах. Одной из основных причин этого является то, как работает автомобильная промышленность, из-за которой потребители каждый год ожидают радикально новых дизайнов. Конструкция кузова на раме упростила процесс выпуска нового автомобиля каждый год, поскольку рама и трансмиссия могли оставаться относительно неизменными, а кузов и интерьер менялись.Эта же технология позволила производителям использовать единую платформу для создания автомобилей, которые внешне выглядели совершенно по-разному.

Восстание Единого

В силу ряда факторов в 1960-х годах OEM-производители начали переходить к цельным и несущим конструкциям и методам проектирования. Небольшие автомобили были первыми, кто перешел на эту технологию, хотя конструкция кузова на раме оставалась популярной в более крупных транспортных средствах в течение нескольких десятилетий. Сегодня большинство больших внедорожников и грузовиков по-прежнему используют кузов на раме, хотя есть и исключения.

Техники работают над рамой Ford Ranger со снятым кузовом.

Рамы современных автомобилей

Многие современные грузовики и внедорожники по-прежнему используют традиционные рамы, а более крупные автомобили используют исключительно их. Цельную конструкцию также иногда называют типом рамы, поскольку она представляет собой нечто вроде гибрида монокока и традиционного кузова на раме. Хотя автомобили с цельным кузовом, похоже, имеют рамы, они в значительной степени интегрированы в кузов, а не просто поддерживают его.

В некоторых современных автомобилях также используется компонент, называемый «подрамником», который также является своего рода преемником конструкции «кузов на раме». Эти подрамники крепятся к автомобилям с цельным кузовом, как правило, спереди для поддержки двигателя, чтобы обеспечить дополнительную прочность.

Преимущества рамной конструкции

Хотя в большинстве случаев от конструкции «тело на раме» отказались из-за веса и характеристик управляемости, она по-прежнему имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами строительства.Некоторые из наиболее заметных преимуществ конструкции кузова на раме включают в себя:

  • Модульная конструкция
  • Меньше передачи дорожного шума
  • Легкость послеаварийного ремонта

Конструкция кузова на раме также положила начало индустрии хот-родов, кузовостроения и многим другим методам модификации транспортных средств. В частности, в индустрии кузовостроения производитель транспортных средств изготавливает раму вместе с трансмиссией и поставляет ее производителю кузовов.Затем производитель кузовов прикрепляет кузов собственной конструкции, фактически создавая собственный автомобиль на основе оригинальной платформы. Эта отрасль изначально была источником многих прекрасных роскошных автомобилей, и сегодня она по-прежнему отвечает за большинство автодомов.

Сравнение версий сверхэффективного электромобиля с цельным и рамным кузовом

Несмотря на то, что оба решения были предназначены для выполнения одних и тех же требований, методологии проектирования в каждом случае были разными.Однако первоначальный процесс, результатом которого стала базовая компоновка несущей конструкции и стартовые условия оптимизации, был общим для них обоих. Более того, входные данные, такие как требования и ограничения, также были идентичны для проектируемых объектов, что было необходимо для их корректного сравнения. Так как внешняя форма была задана и возможности корректировок не было, то и полученные решения должны были ей соответствовать. Кроме того, в обоих случаях нагрузки были умножены на 1.5, а доступные напряжения в конструкции были разделены на 1,4, что является стандартной процедурой, используемой в группе. Для получения сравнимых результатов в обоих случаях использовались одни и те же материалы для основных несущих элементов, а именно углеволоконный композит на основе эпоксидной смолы [11] и поливинилхлорид (ПВХ), пенопласт для сердцевины [12] в сэндвич-структуре.

Первым шагом процесса оптимизации, общим для обеих структур, было создание входной модели для дальнейшей численной оптимизации.Процесс был основан на нескольких итерациях и предыдущем опыте для получения оптимальной компоновки подсистем автомобиля и точек их крепления с точки зрения производительности и снижения нагрузок [13]. Несмотря на то, что этот этап разработки был общим для обеих структур, общие результаты были дополнительно скорректированы для конкретного проекта, поскольку разные типы систем допускали или требовали определенных функций. После этого велся дальнейший процесс разработки для каждого решения.Схемы этих процессов приведены ниже.

Предварительная оптимизация

Поскольку обе подробные методологии, представленные далее в этой статье, были основаны в основном на численных процедурах, для их правильного выполнения начальное состояние оптимизируемого объекта и входные данные должны были быть надлежащим образом описаны и представлены в качественной форме. . Это потребовало дополнительного анализа качественных данных и возможных общих решений, не связанных напрямую с окончательной формой и формой несущей конструкции.Более того, даже начальное состояние входных данных можно было в некоторой степени оптимизировать, что использовалось для получения более качественных конечных решений.

При общем подходе процесс оптимизации любой более сложной системы следует разделить на несколько более мелких шагов, чтобы повысить ее эффективность и экономию времени. В случае системы обеспечения электромобиля процедуру можно разделить на три основных направления оптимизации [13]. Это деление было показано на рис.6.

Рис. 6

Общий раздел процедуры оптимизации

В связи с тем, что в данном случае внешняя форма уже была оптимизирована отдельно в рамках аэродинамических свойств, ее роль в общих методиках оптимизации, представленных в данной статье, не учитывалась. Тем не менее, два других этапа были выполнены детально. В случае общей, предварительной оптимизации системы анализировались взаимодействия с другими подсистемами, при этом процессы оптимизации внутренней структуры были разными для каждого из типов решения и представлены далее в данной работе.

Предварительный процесс привел к подробному численному описанию задачи для дальнейшей численной оптимизации, в то время как сам процесс был в основном качественным. На этом этапе были выявлены все основные подсистемы автомобиля, что основывалось на предыдущих итерациях автомобиля команды и изменениях в регламенте соревнований. Затем вся машина рассматривалась как сложная система, чтобы оптимизировать компоновку узлов внутри корпуса, а также необходимые вырезы в фюзеляже для дверей, окон и люков.Процесс был итеративным и требовал как ноу-хау, так и опыта предыдущих автомобилей. Главной ее целью было получить такую ​​структуру подсистем, которая обеспечивала бы как достаточно места для водителя, так и достаточно легкий доступ к нему. Кроме того, дополнительная цель заключалась в устранении точек концентрации нагрузки и снижении общей нагрузки, создаваемой их весом. Полученная компоновка представлена ​​на рис. 7.

Рис. 7

Схема подсистемы в результате предварительной оптимизации

Пространственная оболочка

учитывались гибридные конструкции, но в конечном итоге была выбрана та, которая касалась только монокока.При выборе концепции базового решения и разработке начального шага тела можно выполнить детальную оптимизацию конструкции на основе пространственной оболочки. Методика для этого этапа показана на рис. 8.

Рис. 8

Диаграммы двух шагов численной оптимизации структуры пространственной оболочки: структурное членение (слева) и оптимизация слоистости (справа)

Общий подход к оптимизации для система поддержки пространственной оболочки разрабатывалась при разработке нескольких итераций автомобиля [13, 14].Он состоял из двух основных этапов:

  • разделение конструкции на формообразующую и несущую части,

  • Оптимизация внутренней структуры ламината

    .

Первоначально исходные исходные данные, полученные на предварительном этапе оптимизации, необходимо было скорректировать для выбранного решения, смоделированного в программе CATIA V5.В случае составной конструкции корпуса из-за внешней формы машины в корпус пришлось вводить дополнительные проемы для люков. К сожалению, этот процесс дополнительно ослабил всю конструкцию. Это были проем для переднего люка, который должен был обеспечить лучший доступ к подсистемам, размещенным в передней части машины, и двухсекционный люк в задней части. Меньший, который был проигнорирован в процессе дальнейшей оптимизации, наряду с передним люком, был легко и быстро снимаемым инспекционным люком, требуемым регламентом, и большим, который закрывал большую часть задней части машины. , был люком для обслуживания, обычно прочно прикрепленным к остальной части корпуса.На этом этапе также была качественно оптимизирована их форма, расположение и технология монтажа. Кроме того, была разработана окончательная форма внутренних стен и каркасов. Окончательная входная модель опорной системы на основе оболочки была показана на рис. 9.

Рис. 9

Результаты корректировок модели

После этого можно было приступить к численной оптимизации. Сначала оптимизация топологии использовалась для выполнения разделения структуры, что было начальным этапом всей процедуры.Позже полученная модель была оптимизирована в рамках внутренней структуры ламината, и эти окончательные результаты были повторно оценены вручную.

Разделение конструкции

Несмотря на то, что оптимизация топологии в ее самой простой и распространенной форме обычно не используется в случае оболочечных конструкций, особенно составных, из-за ее методов работы, ее все же можно использовать как один из шагов в более сложные оптимизационные процедуры для улучшения результатов и эффективности процесса [14].Такая ситуация имела место в приведенном примере, где было выполнено разделение конструкции на несущие стропы материала и части оболочки, не передающие никакой нагрузки.

Для этого модель поверхности оболочки, полученная в результате предыдущего шага и смоделированная в CATIA, была перенесена в программное обеспечение Altair HyperWorks 2017, где она была преобразована в модель конечно-элементного анализа (МКЭ) со всеми также добавлены загружения, нагрузки и материалы.Чтобы выполнить оптимизацию, эффективную по времени, и справиться с ограничениями программного обеспечения, на структуру был нанесен только один слой композита на основе углерода [14]. В процессе оптимизации учитывались все загружения, кроме опрокидывающегося. Главной целью было добиться минимальной массы при ограничении полного водоизмещения, что обеспечило достаточную жесткость конструкции. На этом этапе было важно установить правильные параметры оптимизации, особенно важна была основная толщина оболочки, так как слишком тонкая нарушала бы весь процесс, приводя к невозможности различить части, несущие нагрузку и части, не несущие нагрузку, в то время как слишком толщиной приведет к тому, что полученная структура будет действовать скорее как каркас, чем оболочка.Кроме того, чтобы предотвратить введение отверстий, которые снижают прочность конструкции, минимальная толщина была установлена ​​​​на уровне 0,2 мм. Полученная карта плотности элементов со значением ISO, установленным на 0,1, была затем экспортирована в программное обеспечение САПР, где была проведена процедура ручного деления. При этом важно было добиться, чтобы полученные участки формообразующей структуры были максимально просты в изготовлении и технологически обоснованы. Полученное разделенное тело было представлено на рис. 10.

Рис. 10

Результаты разделения конструкции: темные области – несущие части, светлые области – формообразующие части

После завершения разделения в конструкцию добавлена ​​базовая форма арматуры. В основном они основывались на предыдущем опыте работы с такими системами, что позволяло проектировщику прогнозировать наиболее существенные места в конструкции, требующие усиления. Позднее эти подкрепления были улучшены и оптимизированы на следующем этапе всей процедуры.

Оптимизация ламината

Вторым этапом численной оптимизации была оптимизация внутренней структуры ламината, основанная на методах оптимизации как формы, так и размера. Этот этап состоял из трех основных последовательных этапов, а именно: оптимизация формы слоев определенного материала и ориентации, оптимизация толщины получаемых лоскутов материала с учетом их нижнего и верхнего технологических пределов и, наконец, последовательности слоев в стопке [13, 14].

После ремоделирования результатов предыдущего шага в программе FEA снова были добавлены нагрузки, загружения и материалы. Аналогично шагу оптимизации топологии учитывались те же случаи, а также ограничения по перемещению, которые применялись более точно для разных частей транспортного средства. Для формообразующих деталей был выбран тонкий ламинат, состоящий только из углеродного волокна, а на несущие элементы нанесена сэндвич-структура из углеродного волокна и вспененного ПВХ.На первом этапе оптимизации ламината была разработана окончательная компоновка армирования, чтобы справиться с выявленным локальным недостатком жесткости в несущей конструкции. Благодаря инструментам, встроенным в программное обеспечение, можно было использовать результаты предыдущего шага в качестве исходных данных для следующего. После численной оптимизации результаты пришлось переоценивать вручную для получения оболочки высокого качества и повышения ее технологичности. Кроме того, поскольку тонкие карбоновые ламинированные оболочки неэффективны при сосредоточенной нагрузке, был добавлен дополнительный слой фанеры толщиной 10 мм.Исходя из предыдущего опыта, на каждые 10 Н сосредоточенной силы прикладывалось 1 см 2 фанеры. Результирующая карта толщины оболочки показана на рис. 11.

Рис. 11

Результаты проектирования цельного корпуса после повторной оценки численных результатов вручную

Отдельно от основного процесса оптимизации конструкции также были оптимизированы все люки упрощенным способом, с оптимизацией только слоев и последовательностей. Это было вызвано их относительно небольшим влиянием на общую массу и очень ограниченным вкладом в несущую способность несущей конструкции.Это привело к эффективному по времени процессу и относительно простому изготовлению деталей.

Пространственная рама

Процессы проектирования и оптимизации второго подхода — пространственной рамы основывались на методологии, которая была разработана в ходе предыдущих работ авторов с этой, а также с подобными конструкциями [15, 16]. Подробная схема процесса представлена ​​на рис. 12.

Рис. 12

Схема методики создания решения пространственного каркаса

Первым этапом оптимизации было определение общей оптимальной формы несущей конструкции с применением топологической оптимизации.Используя полученные данные, вторым шагом было создание конструкции, состоящей из одномерных балочных элементов и двухмерных сэндвич-структур. После многократного анализа полученных результатов и разработки концепции конструкция была дополнительно скорректирована во втором блоке оптимизации с использованием инструментов оптимизации размера, доступных в HyperWorks 2017. Затем была создана 2D-модель конструкции, чтобы включить детали конструкции в конечный элемент. метод (МКЭ). Третьим этапом оптимизации была оптимизация сэндвич-конструкций, поскольку детали конструкции, касающиеся соединений между трубчатыми профилями, влияли на общую жесткость рамы.После этого были проанализированы толщины слоев ламината, необходимые для соединения профилей, а также толщина соединителей из акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС), напечатанных на 3D-принтере.

Оптимизация топологии

На основе предоставленной новой обшивки фюзеляжа и ранее проведенных идентификаций размещения подсистем, были распределены в пространстве точки крепления желаемых подсистем в аппарате. Затем путем заполнения обшивки фюзеляжа создавалось рабочее пространство, в котором должна была происходить оптимизация топологии.Чтобы не совпадать с подузлами, были вычтены их объемы, а также объемы, определенные как зона обслуживания, необходимая для эксплуатации этих подсистем. Также были вычтены области, которые считались не передающими нагрузки, для повышения скорости дальнейшей оптимизации, так как они были избыточны.

Оптимизация топологии проводилась с помощью Altair SolidThinking Inspire 2017. Целью оптимизации было получение максимальной жесткости всего при 30% начального объема.После создания загружений программа учитывала их все, создавая один результат, который, согласно программе, подходит им лучше всего.

Концептуальный проект

Профили, выбранные для этого применения, представляли собой круглые трубы из пластика, армированного углеродным волокном. Причиной стало выдающееся соотношение жесткости к весу и универсальность таких профилей. Кроме того, соединения между ними и другими узлами могут быть легко реализованы, что делает их идеальными для этого приложения.

Процесс концептуального проектирования был основан на интерпретации результатов, полученных в результате оптимизации топологии.Из-за их сложной формы упрощение до прямых профилей было непростым и поэтому рассматривалось как итеративный процесс. Концептуальные проекты были созданы в основном с использованием 1D-элементов, которые затем интерпретировались программой как трубчатые профили с заданными размерами. В качестве сэндвич-структур использовались 2D-элементы. Такой подход сократил время, необходимое для расчетов, и, следовательно, время, необходимое для всей концептуальной фазы.

Тем не менее, такой подход включал в модель неопределенности, так как одномерным элементам нельзя присвоить ортотропные свойства.Кроме того, соединения между трубчатыми профилями были упрощены и не охватывают конкретное решение, используемое в этой конструкции.

Тем не менее, для концептуального этапа было сочтено достаточным сравнить решения, и окончательный проект был проверен с использованием 2D-модели всей конструкции позже в процессе.

Первая итерация концепции, показанная на рис. 13, затем была проанализирована с помощью МКЭ и оказалась чрезмерно жесткой. Поэтому было принято решение пересмотреть его с целью снижения веса и упрощения конструкции.После нескольких итераций вес концепции был уменьшен при сохранении аналогичных перемещений конструкции. Это было достигнуто за счет удаления ненужных раскосов спереди, миделя и перераспределения профилей позади водителя, к которым крепились колеса. Эти усовершенствования показаны на рис. 14.

Рис. 13

Исходная концепция конструкции пространственной рамы

Рис. 14

Окончательная концепция конструкции пространственной рамы

Основная цель этих изменений состояла в том, чтобы уменьшить количество соединений в конструкции, которые были одной из самых тяжелых частей рамы из-за более толстых слоев ламината и 3D-печатных форм в них — их конструкция была разработана в подразделе 6. .2 в этой статье. Хотя перестановка профилей за водителем в моторном отсеке увеличила количество стыков, это позволило использовать более тонкую сэндвич-конструкцию, так как точки крепления подвески колес были ближе к точкам крепления сэндвич-конструкции и трубчатых профилей. Это действие также улучшило доступ и обзор моторного отсека во время технического обслуживания.

Оптимизация профилей

Процесс подбора размеров профилей проводился с использованием инструментов оптимизации размеров модуля Altair HyperWorks Optistruct.При проведении анализа учитывались размеры, полученные с сайта поставщика [17]. Использование размеров, отличных от указанных поставщиком в качестве стандартов, было бы возможно, но это увеличило бы стоимость проекта, в то время как одной из целей этого исследования было разработать экономически эффективное решение.

Процесс оптимизации профилей состоял из 4-х этапов, и все они были реализованы с помощью инструментов Altair HyperWorks 2017 OptiStruct.

Первым шагом была независимая оптимизация всех размеров профилей без учета размеров, предоставленных поставщиком.Для этого случая изначально предполагались размеры сэндвич-конструкций, целью оптимизации была минимизация массы, при этом смещения конструкции не должны были превышать 9 мм. Результаты этого шага позволили изначально разбить профили на три группы одинаковых размеров. Причина этого заключалась в том, чтобы уменьшить количество профилей, используемых в этом проекте, и, таким образом, снизить стоимость проекта.

Вторым шагом была оптимизация размеров групп профилей, на этот раз с учетом размеров, предоставленных поставщиком, с той же целью и предположением, что и на предыдущем шаге.Профили были разделены на три группы размеров.

С этими результатами был проведен третий этап, целью которого была оптимизация многослойных конструкций, поскольку было замечено, что на предыдущих этапах смещения не превышали 7 мм. Размеры профилей на этом шаге были такими же, как и на предыдущем шаге. Сэндвич-структуры были свободно оптимизированы, так что результаты не были однородными по их областям. Поскольку вся конструкция должна была быть изготовлена ​​студентами, хотелось упростить производственный процесс и, следовательно, иметь сэндвич-конструкции с однородным составом по всей площади.Для этого были проанализированы результаты, и было решено, что для преодоления неопределенностей, которые могут возникнуть во время производства, были выбраны самые толстые значения для каждого слоя. Кроме того, из-за ограничений по доступной толщине слоев углеродного волокна их значения пришлось скорректировать.

Последним этапом оптимизации было уменьшение количества групп размеров профилей с трех до двух с целью унификации структуры и снижения затрат. Поэтому самые мелкие и средние профили были объединены в одну группу, а оптимизация проводилась с теми же целями и ограничениями, что и ранее.Композиции многослойных структур на этом этапе имели размеры, полученные на предыдущем этапе, скорректированные, как указано выше.

Из-за различий между 2D и гибридными 1D и 2D моделями, упомянутыми ранее, сэндвич-структуры были еще раз оптимизированы, чтобы проверить влияние повышенной точности модели. Результаты этого анализа после учета ранее упомянутых ограничений, касающихся производства и минимальной толщины слоя, были такими же. Эта модель была показана на рис.15.

Рис. 15

Окончательный 2D-проект конструкции с изображениями узлов, водителя и фюзеляжа

Оптимизация соединений профилей

После этого анализа было важно проверить, обладает ли напечатанная на 3D-принтере форма из АБС-пластика достаточной жесткостью, чтобы удерживать трубы вместе во время ламинирования. Был проанализирован специальный случай нагрузки, в котором рама опиралась на четыре точки на трубчатых профилях. Анализ проводился на соединителе с толщиной стенки 1 мм.Результат этого анализа показал, что толщины стенки 1 мм было бы абсолютно достаточно, так как напряжения были далеки от прочности материалов, а смещения были меньше 1 мм. Тем не менее, поскольку анализируемая деталь должна была быть напечатана в 3D, эта функция не была унаследована программой. Было решено, что из-за характеристик деталей, напечатанных на 3D-принтере, толщина стенки 2 мм будет иметь меньшую вероятность выхода из строя при сборке и ее будет легче печатать.

Кузов автомобиля

Для оценки и сравнения этих решений важно было оценить его массу.Для этого требовался вес всех соединений, фюзеляжа, а также соединений между шасси и фюзеляжем.

Фюзеляж должен был воспринимать только аэродинамические силы, которые в силу назначения машины и особенностей события, в котором она участвовала, были очень малы. Поэтому предполагалось, что он выполнен из сэндвич-структуры со слоями толщиной 0,5 мм на гранях, как и сердцевина из ПВХ толщиной 1 мм. Его масса была рассчитана путем умножения площади фюзеляжа на его толщину, а затем на плотность материала.

Внешний слой автомобиля решили разделить на три части — переднюю, среднюю и заднюю. Это позволяло разобрать только ту часть, которая необходима для выполнения необходимых действий по техническому обслуживанию. Соединения между фюзеляжем и шасси были реализованы защелкиванием с помощью хомутов, напечатанных на 3D-принтере. Каждый из этих зажимов имел по три стержня. Эти стержни имели на концах пластиковые пластины специальной формы для плотного прилегания к фюзеляжу, к которым они приклеивались с помощью клея. Такие пластиковые пластины помогали распределять напряжения, чтобы не разрушить фюзеляж при монтаже на шасси сосредоточенными силами.Пример такой предлагаемой конструкции показан на рис. 16.

Рис. 16

Предлагаемая конструкция соединителя кузов-рама

Что такое рама и кузов шасси? – СидмартинБио

Что такое рама и кузов шасси?

Рама шасси является основной рамой автомобиля. Он поддерживает все прикрепленные к нему части автомобиля. Он изготовлен из кованой стали. Все системы, связанные с автомобилем, такие как силовая установка, трансмиссия, рулевое управление, подвеска, тормозная система и т. д., прикреплены и поддерживаются только им.

Что такое А-образная рама автомобиля?

Что такое рама автомобиля? Рама автомобиля, также известная как шасси, представляет собой структурную опорную систему вашего автомобиля. Автомобильная рама, изготовленная из стали или алюминия, предназначена для: Поддержки всех механических компонентов автомобиля.

В чем разница между рамой и шасси?

Шасси — это каркас транспортного средства, на котором крепится большинство механических частей, таких как шины, оси в сборе, рулевое управление, тормоза и двигатель.Рама автомобиля, с другой стороны, является основной конструкцией шасси. Все остальные компоненты, включая шасси, крепятся к раме.

Что такое каркасный кузов?

Размер корпуса определяется отношением окружности запястья человека к его росту. Например, мужчина ростом более 5 футов 5 дюймов и размером запястья 6 дюймов попадает в категорию мелкокостных.

Что вы подразумеваете под рамой шасси?

Шасси — это основная опорная конструкция автомобиля, также известная как «рама».Он выдерживает все нагрузки на автомобиль как в статических, так и в динамических условиях. В транспортном средстве он аналогичен скелету живых организмов. Каждое транспортное средство, будь то двухколесный транспорт, легковой или грузовой автомобиль, имеет раму шасси.

Шасси такое же, как и корпус?

Рама автомобиля, также исторически известная как его шасси, является основной несущей конструкцией автомобиля, к которой крепятся все остальные компоненты, сравнимой со скелетом организма. До 1930-х годов практически каждый автомобиль имел несущую раму, отдельную от кузова.

В чем разница между кузовом и рамой?

Кузов: Можно сказать, что это оболочка, как ограждающая конструкция автомобиля, которая включает в себя различные планировочные панели и т.д. Все, что сверх шасси, является кузовом автомобиля!

Какие существуют типы шасси?

Объяснение типов автомобильных шасси | От лестницы к монококу!

  • Лестничная рама шасси.Лестничное шасси. Одно из старейших шасси, лестничное шасси получило свое название из-за формы, которая, проще говоря, похожа на лестницу.
  • Магистральное шасси. магистральное шасси.
  • Несущий корпус. Монокок.
  • Трубчатое шасси. Трубчатое шасси.

Каково назначение шасси?

Шасси обеспечивает прочность, необходимую для поддержки различных компонентов автомобиля, а также полезной нагрузки, и помогает сохранить жесткость автомобиля.Следовательно, шасси также является важным компонентом общей системы безопасности.

Какие есть 2 типа шасси?

Есть два типа шасси:

  • Обычное шасси или полнорамное шасси. В этом типе шасси кузов изготавливается как отдельная единица, а затем соединяется с лестничной рамой. Это.
  • Нетрадиционное или бескаркасное шасси. В этом типе шасси лестничная рама отсутствует, а в качестве рамы выступает сам кузов. Он поддерживает все.