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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>>

《吉林大学学报(工学版)》2012年04期
吉林大学学报(工学版)

工程车辆翻车保护结构动态设计方法

0引言翻车保护结构[1](Roll-over protectivestructure,ROPS)是工程车辆翻车保护系统的核心部件。工程车辆发生翻车事故时,ROPS既要通过自身弹塑性变形吸收大量滚翻过程中产生的动能,又要为司机提供生存空间[2-3]。因此,如何控制ROPS刚度及其变形模式是ROPS设计的难点之一。目前,工程车辆ROPS试验和性能要求主要依据ISO 3471标准[4]。该标准采用实验室静态加载方法,通过在ROPS上施加规定方向和大小的载荷,以变形情况和吸收能量值为考察指标评价其性能是否合格。而工程车辆在实际翻车过程中,ROPS上承受载荷的大小和方向都是不确定的。静态加载方法只能间接地评价动态滚翻冲击载荷产生的影响,与实际动态翻车具有较大的差异,并且没有考虑司机随着整车动态滚翻时的损伤情况。实践证明,满足ISO 3471标准要求的翻车保护结构并不能完全保证司机在翻车事故中的生命安全[5]。本文以ZL80型装载机为例,按...  (本文共6页) 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>>

吉林大学
吉林大学

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>>

山东大学
山东大学

压路机驾驶室安全结构设计及性能分析

工程车辆的驾驶室设计要综合考虑车辆和驾驶室的总体布置、造型设计、结构性能要求和人机工程学等。用于保证司机驾乘安全的驾驶室安全结构是驾驶室的重要组成单元,它主要包括翻车保护结构和落物保护结构两部分。研究如何快速设计出满足安全性能的驾驶室安全结构具有重要的意义。本文以系列单钢轮振动压路机驾驶室安全结构设计为研究对象,基于快速响应设计理论,进行了驾驶室产品族规划、驾驶室模块划分及接口设计,并建立了驾驶室模块化配置矩阵;定义了影响FOPS&ROPS性能的参数化变量,并对驾驶室安全结构模块基于FOPS&ROPS参数化构件进行了模块划分。利用CATIA和HyperMesh分别建立28T压路机驾驶室安全结构几何及有限元分析模型,以非线性动力学控制方程及其显式中心差分算法等为基础理论,用Radioss求解器进行显式非线性求解,侧向初步加载后得到结构的变形模式及应力分布情况,分析结论为初始结构局部薄弱,设计加强模块来提升结构的整体强度和刚度。对改...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

《农机化研究》2008年10期
农机化研究

农用车翻车保护结构非线性有限元分析

0引言随着科学技术的发展,我国农业、矿山、建筑和水利等行业机械化程度有了很大提高。工程车辆保有量上千万台,使用者上亿人。由于车辆技术性能和操作水平参差不齐,工程车辆作业工况十分恶劣,特别是车辆在承载时重心上移,整车稳定性下降,加上车辆在边坡作业时可能出现车辆翻滚现象,造成人员伤亡。工程车辆的安全保护装置可以最大限度地保护司机的人身安全,充分发挥车辆的生产率。瑞典、德国和美国等发达国家为了确保司机在车辆出现翻车事故中的安全,在工程车辆上做了大量工作。1959年,瑞典就出台了相关保护规定,在建立安装ROPS的强制法规后,非公路车辆翻车伤亡的比例明显降低,每年每10万台发生伤亡数由17.0降为0.3。1997年开始,许多国际知名公司正式安装各种不同类型的翻车保护装置。1981年,国际组织制定了相关的标准ISO3471和ISO3164,并分别在1986~1994年间进行了几次修订。随着产品出口量的增加,国际上对工程车辆安全保护性能要求进...  (本文共4页) 阅读全文>>

《工程机械》1990年04期
工程机械

工程机械翻车保护结构塑性分析及优化设计

美国、日本、西欧等国的工程机械大多装设了翻车保护结构和落物保护结构,其安全效果极其显著。1503471对翻车保护结构试验验收有明确的规定,但设计方法很不成熟。目前通用的方法是类比结合试验,国外有的用大型非线性有限元程序进行变形预测田(6j,但计算t大,工程中不实用。为此,本文提出实用的翻车保护结构设计方法。厂勺重日参或-吮、}_{!。日550418,一一〕1翻车保护结构的规定性能图2挠曲极限区OLV 按1503471进行试验,首先在翻车保护结构一侧施加载荷F(图la)。卸载后,在顶部向下施加纵向力N(图lb)扩载荷施于距立柱外缘L/3处或座位点处(看哪点距立柱外缘更远)。在加载过程中,任何异物及假想地面SGP不得进入挠曲极限区DLV。挠曲极限区DLV由1503164规定(图2)。在这种情况下应满足下列要求。万N2 侧向力最大值不能小于表1提出的数据,纵向力不小于机重的2倍;侧向变形吸收的能量不小于表l提出的数据;框架材料必须有足...  (本文共6页) 阅读全文>>