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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>>

《农业装备与车辆工程》2013年12期
农业装备与车辆工程

工程车辆翻车保护结构侧向力学承载性能仿真

0引言翻车保护结构(ROPS)是在工程车辆上安装的一组结构件,当发生翻车事故时,降低系安全带的驾驶员受伤的可能性。挖掘机因作业半径大,用途多样,且能适用于工作条件恶劣的各种场合,故其应用极为广泛,是一种常见的、具有代表性的工程车辆。由于各种原因,挖掘机在恶劣环境工作时,翻车事故时有发生[1-2],安装合格的ROPS可以极大提高工程车辆的作业安全性能,降低事故发生率,对保护国家财产和驾驶员的生命安全有重要意义[3]。对挖掘机驾驶室翻车保护结构(ROPS)的侧向承载性能进行有限元仿真并对照相应的国标进行评价是十分有必要的。本文中,通过LS-DYNA软件对某款在研的整机质量为12 t的液压挖掘机驾驶室翻车保护结构的侧向承载性能依照标准[4-5]进行了模拟仿真,对其力学性能进行评价。得出了侧向载荷与位移的关系曲线及吸能曲线,为ROPS的优化设计工作提供依据。1 ROPS有限元模型的建立在对数模进行有限元网格划分时,侧向载荷分配器及底座采...  (本文共4页) 阅读全文>>

《矿山机械》2007年07期
矿山机械

工程车辆翻车保护结构性能试验失效机理分析

工程车辆安装符合国际标准要求的翻车保护结构(Roll-over protective structures简称ROPS)是其进入欧洲和北美市场的必要条件,翻车保护结构的性能试验是依据国际标准ISO3471在试验室内进行的,对翻车保护结构、联结件以及车架进行侧向承载能力和能量吸收能力试验、垂直和纵向的承载能力试验[1]。由于设计和制造的原因,相当数量的翻车保护结构在未达到标准规定的性能要求前失效,这对企业不仅造成经济损失,也影响了产品进入国际市场的日程。掌握ROPS的变形模式和失效机理,对于指导ROPS设计、制造和计算方法研究、缩短ROPS设计周期、降低试验费用具有重要意义。1翻车保护结构的试验室试验性能要求ISO3471规定的翻车保护结构适用于有司机操作座位的工程车辆,包括履带式拖拉机和装载机;平地机;轮式装载机、轮式拖拉机、轮式推土机、滑移转向装载机和挖掘装载机;工业用轮式拖拉机;用牵引车牵引的机器:自行式铲运机、运水车、铰接...  (本文共5页) 阅读全文>>

《重型汽车》2017年04期
重型汽车

一种满足多用户需求的工程车辆上装控制系统

1引言随着国内建筑、市政工程市场的蓬勃发展,承载着工程建设及市政管理用途的工程车种类也越来越多。混凝土搅拌车、水泥泵车和城市消防车等即是比较常见的工程车辆。由于现阶段国内关于工程车方面的标准尚未完善,基于自身产品的市场应用情况和自身控制器的特点,工程车改装厂家通常对采购的底盘产品提出独特不一的技术要求。不同功能的工程车由于工作环境、工作任务的不同而对发动机、整车系统等有着截然不同的要求,如城市渣土车在某些路段可能会被限速行驶,而水泥泵车可能就要求发动机能够稳定工作在某转速下。另一方面,即使是同一种类型的工程车辆,由于改装厂家不同而对底盘系统具有完全不同的控制要求。2可满足多用户需求的工程车辆上装控制系统传统上,为应对不同客户多种多样的控制器对底盘产品的控制需求,重型车辆生产厂家需要开发出多种不同版本的发动机电控系统。现阶段国内商用车行业的发动机电控系统被某些外资企业所垄断,由于发动机电控系统软件(某外资企业提供)的特殊性,制作一...  (本文共2页) 阅读全文>>