矿用自卸车无A柱驾驶室翻车保护结构的设计

根据矿用自卸车的市场需求和现有技术水平,设计了矿用自卸车无A柱驾驶室翻车保护结构。翻车保护结构主体采用封闭圈梁结构,六根立柱分别与顶部和底部框架构成封闭的四边形和三角形圈梁,保证驾驶室整体强度。顶部左右纵梁外侧分别设置吸能结构,有效避免车辆侧翻时主体骨架变形过大侵入驾驶员体内。驾驶室下部支撑结构采用变截面悬臂梁结构,保证驾驶室的垂向承载能力。通过有限元仿真分析,初步验证翻车保护结构的可行性。通过对驾驶室进行翻车保护结构试验,确认满足标准规定的性能要求。

翻车保护结构及其吸能构件设计与性能仿真

针对工程车辆在斜坡上的滚翻实况,分别利用有限元非线性分析法和多刚体动力学方法建立了整车有限元模型和多刚体动力学模型,并对其进行动态仿真分析。仿真结果预测了车辆斜坡滚翻时翻车保护结构(ROPS)及其吸能构件的变形和吸能,以及滚翻过程中司机的运动状态和损伤概率。结果表明:采用ROPS及其吸能构件能够阻止整车在较小坡度工况下连续滚翻,减少ROPS的塑性变形量,同时也能削弱碰撞过程中加速度峰值并有效降低司机损伤概率。

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。

工程车辆翻车保护结构动态设计方法

以某ZL80型装载机两柱式翻车保护结构(ROPS)为例,在动态仿真和试验的基础上,结合ISO 3471标准要求,提出一种基于人体损伤的翻车保护结构设计方法。该设计方法以事故再现的方式来分析车辆翻车事故中,司机与车辆的运动状态和损伤状况,并以此为依据进行翻车保护系统安全性设计。结果显示:满足静态试验标准的ROPS不能确保佩戴安全带的司机生命安全;ROPS在能确保动态滚翻过程中不侵入人体生存空间的前提下,其刚度越小,假人的损伤值和损伤风险概率也越小;针对两柱式ROPS,应保证其立柱和支腿具有适当的刚度。

安全驾驶室翻车保护结构的有限元分析

车辆驾驶室在翻车时受到巨大的冲击载荷,其翻车保护结构应具有足够的侧向刚度来阻止其变形,同时又要能够吸收一定的能量。以某矿用自卸车翻车保护结构为例,采用弹塑性理论和有限元非线性分析方法,建立了翻车保护结构的非线性有限元模型,对模型进行侧向、竖向和纵向载荷的逐次加载分析,结果表明:翻车保护结构上横梁的端点已进入塑性变形状态,能量吸收达到国际标准规定的要求,翻车保护结构的构件未侵入变形限制量(DLV)。

小型装载机翻车保护结构性能非线性仿真与试验

为掌握小型装载机翻车保护结构的设计方法和力学特性,介绍了一种新型小型装载机翻车保护结构,并对其翻车保护性能进行了弹塑性大变形有限元仿真,完成了样机实验室试验。通过讨论侧向、垂直和纵向加载时的载荷-挠度关系特性,分析了其变形规律。对比试验表明:小型装载机翻车保护结构可用Q235A钢制造,使用8.8级螺栓进行连接;小型装载机驾驶室空间较小,设计时应保证其翻车保护结构具有足够的侧向刚度,以避免侧向能量的吸收能达到要求前翻车保护结构的构件侵入挠曲极限量。

工程车辆翻车时ROPS刚度、斜坡角度和安全带方式对人体损伤的影响

应用有限元与多刚体方法,针对某ZL50型装载机沿30°和45°斜坡翻车过程中司机动态响应进行仿真分析。以人体损伤为评价指标对比分析了不同的翻车保护结构(ROPS)刚度、斜坡角度以及安全带约束方式对司机损伤的影响。结果表明:在能够提供人体生存空间的前提下,ROPS刚度越小,人体受到的损伤越小;斜坡角度的变化影响人体损伤部位;4点式安全带能够有效降低人体头部损伤的几率;安全带形式对颈部损伤影响很小。

吊管机翻车保护结构的有限元分析与试验研究

为了设计与改进吊管机的翻车保护结构(ROPS),利用ANSYS有限元软件对设计的ROPS进行有限元分析,并对其样机进行加载试验。首先介绍了ROPS的结构类型并优选了适合该机的双柱型式,然后建立了双柱式ROPS的有限元模型,进行了结构性能仿真分析;并依据ISO3471:2008的相关要求进行了具有代表性的侧向加载试验,以检验ROPS的受力变形和承载能力等情况,对比分析了试验结果与有限元结果的偏差及其产生原因,最后提出了针对该类ROPS的改进措施,以期总结出类似ROPS的有限元计算和样机试验的基本经验。

工程车辆翻车保护结构试验台测试系统研发

翻车保护结构试验台是用来检测工程车辆驾驶室安全强度的重要试验装置,按照国际及国内相关检测标准,提出了一种基于虚拟仪器的便携式测控系统方案;采用便携式PC机和USB同步采集卡,利用LabWindows/CVI软件,使用多线程等关键技术进行系统开发;针对能量计算要求精度较高,提出了一种改进能量计算精度的算法;针对现有检测标准中评价方法的不足,提出一种比较实用的评价方法;该系统实现了数据采集、实时显示与存储、数据回放、生成数据报表等功能,系统运行稳定可靠。

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。

推土机翻车和落物保护结构侧向受力研究

简要介绍了ISO国际标准对推土机翻车和落物保护结构的评价指标,并分析在侧向载荷下,翻车和落物保护结构的变形过程,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。

推土机翻车和落物保护结构有限元分析

推土机翻车和落物保护结构是用于翻车时使司机减少被挤伤可能性的安全装置。文中以TY320为例,在国际标准ISO 3471:1994实验室静态试验方法基础上,建立了数学计算模型,对翻车和落物保护结构进行了非线性有限元分析,模型试验及计算结果吻合,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。

材料屈服极限对工程车辆驾驶室翻车保护结构有限元仿真结果的影响

以非线性有限元技术为理论基础,根据国际试验标准中力的加载方式,建立含有翻车保护结构(ROPS)的非线性有限元模型。通过Nastran的非线性分析对模型进行了最小侧向承载能力、垂直承载能力和纵向承载能力分析,比较了ROPS材料屈服极限对最小侧向承载能力变形和应力结果的影响,为后期的有限元模型修正提供了较可靠的依据。

翻车和落物保护结构支柱的优化设计研究

简要介绍优化设计的方法, 通过翻车和落物保护结构支柱参数与能量吸收关系的研究,对支柱截面进行了优化设计,为合理地设计翻车和落物保护结构提供理论依据。

推土机翻车和落物保护结构侧向受力研究

简要介绍ISO国际标准对推土机翻车和落物保护结构的评价指标 ,并分析在侧向载荷下 ,翻车和落物保护结构的变形过程 ,进一步对翻车和落物保护结构进行了非线性有限元计算 ,模型试验及计算结果吻合 。

矿用车驾驶室ROPS侧向力学性能仿真与结构改进

利用非线性有限元软件(LS-DYNA)对某矿用自卸车驾驶室翻车保护结构(Roll-over protective structure,ROPS)进行了侧向力学性能仿真分析并进行了结构改进。结果表明:原矿用车驾驶室ROPS在最小侧向载荷作用下已侵入挠曲极限区域(Deflection-limiting volume,DLV)8 mm,且最小能量吸收能力也未达到标准要求。根据仿真分析的结果对ROPS进行结构改进,改进后的ROPS在满足最小侧向载荷作用时,最大侧向位移减少了167 mm,最大侧向应力减少了225 MPa。同时,在满足最小能量吸收要求的条件下,ROPS未侵入DLV,安全性能达到了国家标准。

矿用自卸车ROPS的有限元分析和结构改进

以某168 t矿用自卸车为例,结合承载能力和自身轻量化的要求,建立翻车保护结构的有限元模型,根据国际标准的要求进行仿真,并提出了2个改进模型的方案,使分析结果达到翻车保护结构在满足性能要求的前提下轻量化。

矿用地下铲运车驾驶室翻车保护结构的仿真与试验分析

根据某地下铲运车的驾驶室翻车保护结构(ROPS)型式,建立了非线性有限元模型,模拟了ROPS试验的侧向、垂向及纵向加载过程并得到3个方向的载荷-位移曲线,分析了其变形规律;同时对该模型进行ROPS试验测试。通过与试验结果进行对比,表明有限元分析方法能够较好的预测铲运车ROPS在承受各向载荷时的变形规律;分析了试验与有限元结果产生偏差的原因;指出了ROPS的结构特点及薄弱处,为该类铲运车ROPS的结构设计及优化提供了参考依据。