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工程车辆发生翻车时,安装于工程车辆驾驶室上的翻车保护结构(ROPS)是阻止车辆连续翻滚,并防止司机受伤的重要保障。本文将非线性有限元模型修正技术用于某型工程车辆前车架驾驶室ROPS仿真模型中,以提高有限元模型的预测精度,并指导完成ROPS的设计工作。具体研究内容如下:
以弹塑性力学的基本原理和非线性有限元方法为基础,建立了某型工程车辆前车架驾驶室ROPS的有限元模型;由于材料的屈服极限对ROPS侧向承载能力有较大影响,因此选择材料的屈服极限和弹性模量作为设计参数,以应力和应变作为目标变量,对ROPS中材料为Q345的试件进行了基于响应面方法的非线性有限元模型修正,得到了较为准确的材料屈服极限和弹性模量;使用通用有限元软件MD NASTRAN对ROPS进行了最小侧向承载能力、侧向最小能量吸收能力、垂直承载能力和最小纵向承载能力的有限元分析,得到的分析结果满足国际标准对ROPS性能的要求;按照国际标准对前车架驾驶室ROPS的实际模型进行了试验研究,试验结果与仿真结果的吻合程度较好,验证了理论研究的正确性。最后使用有限元模型修正后的材料参数重新分析,所得仿真结果与试验结果更加接近,得到了更加准确的有限元仿真模型。
本文的研究成果为工程车辆ROPS的设计提供了依据,并为以后工程车辆ROPS的优化设计奠定了基础,对于提高工程车辆作业的安全性具有重要意义。