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工程车辆翻车保护结构设计方法与试验研究

本文结合国家“863”项目:“机器人化工程机械”和国家发改委振兴东北老工业基地项目:“ZL80G智能装载机研制”开展了工程车辆翻车保护结构的设计方法与试验研究。根据连续介质力学理论,应用修正的拉格朗日法和塑性大变形有限元方法,提出了工程车辆翻车保护结构计算机仿真方法,利用该方法可以准确预估翻车保护结构的性能。通过进行多种工程车辆不同类型翻车保护结构的破坏性试验,获得了翻车保护结构的各种变形模式,分析了其失效机理,并通过研究车架、减震装置等对翻车保护结构变形模式、承载能力和能量吸收特性的影响规律,指出了翻车保护结构的基本设计原则。提出了能量吸收控制的设计方法,解决了大型工程车辆翻车保护结构侧向能量吸收设计问题。提出以能量吸收满足国际标准要求时的侧向力与标准规定的最小侧向承载力之差为目标函数,以翻车保护结构的性能要求为约束条件建立优化模型,并基于Kriging模型建立了翻车保护结构设计变量与目标函数之间的近似关系,采用遗传算法对翻车  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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基于人体损伤的工程车辆翻车保护系统性能研究

工程车辆指应用于矿山、建筑、水利和筑路等领域的非公路行走机械,包括工业拖拉机、装载机、挖掘机、压路机、推土机、平地机、挖掘装载机和自卸汽车等。工程车辆由于行驶地面复杂、工作环境恶劣,翻车事故难以避免。工程车辆的翻车事故一旦发生,将会对司机造成致命伤害。为了保障司机的生命安全,目前国际通用的方法是在工程车辆上安装翻车保护结构。国际标准对翻车保护结构的性能提出了静态实验室试验要求。然而实践证明,满足国际标准要求的翻车保护结构并不能保证翻车时司机的生命安全。工程车辆翻车是一个动态冲击过程,在这个过程中,造成司机伤亡的原因主要有以下几点:1)保护结构和地面撞击太大,导致加速度过大,人体伤害指数超过人体耐冲击域值;2)碰撞中回弹剧烈,导致人与车内物体反复碰撞,恶化司机伤害程度;3)司机室变形太大,司机被挤压,难以施救,使司机重伤死亡。司机的损伤程度取决于和地面接触碰撞系统的柔度、司机和车体间的约束以及保护结构的强度和刚度。符合国际标准要求...  (本文共146页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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工程车辆落物和翻车保护结构性能计算机仿真及试验研究

本文结合国家发展改革委员会“十五”振兴东北老工业基地项目“ZL80G智能装载机研制”,以及国内工程机械行业骨干企业的委托,对工程车辆落物和翻车保护结构的性能进行了计算机仿真和试验研究,在此基础上对落物和翻车保护结构进行了优化设计。本文综述了工程车辆落物和翻车保护结构的研究现状,依据国际标准介绍了其性能要求和试验方法。论述了保护结构性能计算机仿真的基础理论和数值模拟算法,对典型的落物保护结构和翻车保护结构进行了计算机仿真。在落物和翻车保护结构试验台分别对多种保护结构进行了试验,将试验数据和仿真结果进行对比,验证了仿真结果的正确性。对落物和翻车保护结构的试验数据进行了分析,归纳了保护结构的变形模式和失效机理,定义了侧向载荷系数作为评价翻车保护结构缓冲性能的指标。提出了基于神经网络和遗传算法的落物和翻车保护结构优化设计方法,并以小型挖掘机为例,对其落物保护结构参数进行了优化设计。本文在工程车辆落物和翻车保护结构性能计算机仿真、实验室试...  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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工程车辆翻车事故中司机保护系统性能研究

论文结合国家自然科学基金项目:“非公路车辆翻车安全技术研究”(No.50775095)和国家“863”项目:“工程车辆翻车和落物安全性数字化试验平台”(No.2007AA04Z126),对车辆翻车事故中车体参数、安全带、地面参数以及翻车保护结构吸能和承载方式与人体损伤的关系等进行了理论和试验研究。论文综述了工程车辆翻车安全技术国内外研究现状,主要介绍了翻车保护结构、司机约束系统及安全驾驶室内部设计的研究成果。基于多刚体动力学基本理论及通用软件,建立了某装载机多刚体动力学模型,模型中轮胎参数通过试验测试得到。利用该模型进行了翻车事故模拟,分析了两点式安全带、三点式安全带和全背带式安全带的约束效能,计算了人体模型在不同约束方式下的运动状态和损伤值,指出在工程车辆翻车碰撞中佩戴全背带式安全带可以更好地保障司机的生命安全,提出了翻车事故中人体动态容身空间的概念。将人体、安全带、司机保护结构、车体和地面作为一个系统,应用大变形非线性有限元...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

石家庄铁道大学
石家庄铁道大学

大型履带式吊管机翻车保护结构设计及分析研究

以设计某型号吊管机翻车保护结构为工程背景,深入了解相关标准对翻车保护结构的定义及功能、实验室静态试验方法、试验规则、挠曲极限量的规定和性能要求,对其翻车保护结构进行分析研究,并设计制造了翻车保护结构。论文综述了工程车辆翻车保护结构的国内外研究现状,依据《土方机械翻车保护结构试验室试验和性能要求》(GB/T17922-1999)对翻车保护结构试验方法的规定,基于几何非线性、材料非线性和弹塑性理论,使用有限元软件ANSYS,运用不同的塑性铰方案进行对比分析,使得翻车保护结构承载能力与其吸收能量的能力达到最优匹配,从而得到了翻车保护结构的具体形式,然后分别以SHELL93和SOLID45单元赋予仿真模型属性,用双线性随动强化模型描述材料的应力一应变关系,参照试验方法的规定设计边界条件,对ROPS分别进行了仿真分析,得到了各个载荷情况下的仿真应力应变图和力一位移曲线图,验证了设计的ROPS符合相关规定,并对仿真结果与试验结果进行了对比分...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

扬州大学
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工程车驾驶室FOPS/ROPS装置安全性能研究与结构优化

工程车驾驶室安全保护结构主要包括落物保护结构(Falling-object protective structure, FOPS)与翻车保护结构(Roll-over protective structure, ROPS)等两大结构。而落物保护结构又分为顶保护结构和前保护结构两大部分。本文结合国家科技部火炬计划资助项目(2012GH530716)和扬州市科技计划项目“中挖系列驾驶室ROPS/FOPS装置安全性设计与结构优化关键技术研发”,以江苏奔宇生产的某款工程车驾驶室的ROPS/FOPS为研究对象,围绕其驾驶室ROPS/FOPS的安全性能展开研究,并对落物保护结构进行了结构优化。主要包括:1.综述了工程车驾驶室落物保护结构和翻车保护结构的国内外研究现状,概括了该研究领域主要的研究手段、安全保护结构的结构类型,对保护结构研究存在的主要问题进行了探讨。2.结合工程车辆驾驶室FOPS/ROPS的结构特点,按照标准GB/T19932-2...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>