基于非线性悬置的拖拉机ROPS性能分析方法

使用有限元方法对拖拉机翻滚防护装置(ROPS)进行强度分析时,对驾驶室悬置性能的模拟是整个驾驶室ROPS分析的关键。使用一维非线性六自由度梁单元模拟整个悬置的性能,并结合有限元分析中的重启动技术完成了某拖拉机驾驶室的ROPS分析。通过对比试验结果,后推和侧推工况与试验的峰值力相差16.3%和13.1%,各工况仿真和试验的变形结果一致,表明分析方法的可靠性,该方法能够有效提高拖拉机驾驶室OECD试验要求的通过率。

大型自卸车翻车保护结构有限元分析

利用通用有限元软件ANSYS建立自卸车机架和安装在驾驶室上的翻车保护结构(ROPS)的非线性有限元模型,再利用通用显式动力分析程序LS-DYNA进行求解和后处理,确定侧向加载的极限载荷,设计侧向、垂向和纵向3个方向的加载曲线,求解得到ROPS加载的变形情况。将有限元分析结果与国际标准ISO 3471:2008进行比较,验证所设计加载曲线的合理性。根据设计的加载曲线进行现场翻车保护试验,提取的试验数据与仿真结果吻合较好,最大相对误差仅为3.33%,说明采用有限元仿真方法替代现场试验对大型自卸车驾驶室安全性进行评估是可行的。

ZL80G装载机倾翻保护结构侧向加载塑性极限特性

研制了ZL80G装载机的安全驾驶室式倾翻保护结构,给出了整车级别的倾翻保护结构侧向加载塑性极限特性的数值模拟方法和试验方法,并进行了计算机仿真与样机试验,进一步研究了侧向变形机理、承载规律和能量吸收规律。结果表明:仿真结果与试验结果一致,塑性铰先后出现在下、上横梁两端的设计位置,侧向塑性极限承载能力是标准值的1.27倍,倾翻保护结构屈服后吸收了72.1%的翻车冲击能量,侧向承载与能量吸收匹配得较好;ZL80G的倾翻保护结构满足ISO3471侧向加载要求。

基于拓扑优化的重型矿用自卸车翻车保护结构设计

翻车保护结构(roll-over protective structure,ROPS)是安装在工程车辆驾驶室中的一套被动保护装置,能在翻车事故中为驾驶人员提供有效的保护。为解决ROPS承载能力、刚度、轻量化和侧向吸能效果之间的矛盾,将基于变密度法的拓扑优化技术引入重型矿用自卸车ROPS设计中,以解决ROPS在给定设计域内的材料最优分布问题,提高ROPS侧向吸能效果和垂向、纵向的刚度,减轻自重。首先,利用OptiStruct结构优化模块对ROPS进行拓扑优化设计,以多工况组合应变能最小为优化目标,按照国际标准规定的性能要求施加载荷和约束条件。基于拓扑优化结果,对ROPS进行详细设计。然后,利用显示动力分析软件LS-DYNA对ROPS的最终设计模型进行动态加载分析。最后对优化后ROPS的性能与原ROPS的性能进行对比分析。结果表明:拓扑优化设计后的ROPS在3个工况下都没有入侵DLV(deflection-limiting volume,挠曲极限量),满足国际标准中的承载能力要求;在侧向加载中最大能量吸收达到175kJ,满足国际标准中的侧向能量吸收要求;相较于原ROPS,拓扑优化设计后的ROPS达到侧向能量吸收要求所需的载荷从1 324.5kN减小到1 231kN,加载中心点的垂向位移减小21.3%,纵向位移减小34.4%,质量减小24.1%。研究结果为重型矿用自卸车ROPS的设计提供了新方法,对后续ROPS的设计与改进有一定的指导作用。

农用车翻车保护结构非线性有限元分析

翻车和落物保护结构是翻车时使司机减少被挤伤可能性的安全装置。为此,针对其使用要求设计的农用车ROPS结构,在国家标准GB/T 17922-1999实验室静态试验方法基础上,分析了翻车保护结构的变形过程,在加载过程中出现了材料非线性和几何非线性,并进一步对翻车和落物保护结构进行了非线性有限元计算。模型试验与计算结果吻合,表明计算方法是可行的。

翻车保护结构安全性能动态试验的数值仿真

为完善有限元方法在翻车保护结构(ROPS)静/动态强度仿真试验中的应用,同时能在设计阶段充分考察ROPS的安全性能,使之顺利通过相关法规的检测,以某型号拖拉机ROPS为研究对象,根据OECD标准Code-3中关于对ROPS强度试验的要求,对模型进行合理的简化,首次提出利用有限元软件ABAQUS/Explicit对ROPS后撞试验过程进行仿真。结果显示ROPS的部分区域已经发生塑性变形,最大变形发生在撞击点处,但没有侵入安全容身区,符合标准的验收条件。各部分的应力分布与实际后翻事故中拖拉机受到冲击载荷作用的受力状况较为吻合,可以作为结构改进的依据。提出的仿真方法能有效地模拟撞击试验的动态过程,可为类似工程结构的动态仿真分析提供一定的参考。

SY240型挖掘机驾驶室的ROPS性能仿真

挖掘机出口需要对驾驶室的滚翻保护结构(ROPS)按相关法规进行试验认证,因认证周期长、成本高、难度大,有必要在设计阶段提前进行虚拟试验,以提高认证通过概率。按照国家标准GB/T19930.2—2014要求,运用软件Abaqus开发了SY240型挖掘机滚翻保护结构的有限元分析方法,并用试验结果进行了验证。

矿山车辆驾驶室翻车保护结构安全要求与计算机仿真

无轨化矿山车辆在矿山运输过程中的作用越来越大,但由于驾驶室的保护结构直接危及驾驶人员的生命财产安全;针对矿山车辆驾驶室安全保护结构的安全性能要求,并以UQ-12地下自卸车为例,按照标准要求对其驾驶室进行了计算机仿真,验证了其安全保护性能。