挖掘机翻车保护装置的计算机仿真与试验研究

简介挖掘机翻车保护结构的特点及功能要求.结合非线性有限元理论,以某挖掘机保护结构为研究对象,进行侧向和前向加载的仿真和模拟,得到翻车保护装置(ROPS)在侧向与前向加载时的载荷-位移曲线,并分析其变形规律.同时根据GB/T 19932-2005标准对此装置进行试验测试,通过与试验数据对比,验证了有限元分析的可行性,为后期的结构设计及优化提供了可靠的依据.     

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。     

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.     

某工程车驾驶室ROPS仿真分析及试验研究

某工程车驾驶室翻车保护结构(ROPS)是驾驶员在车辆发生翻车事故中重要的安全保障,结构可靠性对驾驶员生命安全有着不可忽视的作用。本研究通过建立某工程车驾驶室ROPS虚拟模型,根据非线性有限元接触理论,对模型进行最小侧向承载能力、最小垂直承载能力有限元分析,再对ROPS样机进行试验研究。结果表明,应用非线性有限元分析方法对ROPS理论计算是合理的。     

滑移装载机翻车保护结构性能仿真与验证

针对滑移装载机驾驶室翻车保护结构(ROPS)的破坏性试验费用高、进度慢的问题,提出使用ANSYS非线性有限元分析法,依据ISO3471标准对ROPS性能试验进行模拟仿真,将仿真数据与试验结果进行对比分析,验证了仿真方法的有效性。     

土方机械翻车保护结构计算机仿真及试验

介绍了土方机械翻车保护结构的结构特点和性能要求,翻车保护结构需要有一定的刚度来阻止变形,同时有一定的柔度以吸收一定的能量．以某装载机翻车保护结构为例,建立了翻车保护结构的非线性有限元模型并讨论了加载方法,进行了模拟和仿真．为了验证有限元分析结果,在实验台上对该装载机落物保护结构进行了落物冲击试验,试验结果和仿真结果吻合较好．翻车保护结构的计算机仿真为结构的设计提供了依据．     

基于有限单元法驾驶室防翻保护结构性能分析

防滚翻保护装置（ROPS）设计的可靠性,直接影响驾驶员是否能得到有效的保护。根据实车尺寸和视野要求,进行ROPS结构设计和挠曲极限量DLV设计;利用UG建立驾驶室三维模型,并建立有限元分析模型;根据国家标准关于ROPS的规定,对驾驶室翻滚保护的安全性进行分析,重点对不同方向的承载进行分析;基于驾驶室翻滚测试试验台,选取侧向加载进行测试,验证模型分析的可靠性。结果可知：当侧向力增加到140kN时,驾驶室吸收的能量为16672J,满足最小能量吸收能力要求;侧向载荷加载时,应力和位移均出现最大值,分别为372MPa和11.86mm,满足材料承载和能量加载要求;试验获得侧向加载时的最大应力和最大位移,满足材料和设计尺寸的要求,且与仿真结果的误差均小于4%,表明仿真分析模型是可靠的。所设计的防翻保护装置可以起到保护作用,为此类设计生产提供参考。     

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.     

基于ABAQUS的装载机驾驶室防滚翻安全性能分析

利用驾驶室保护结构试验台对装载机驾驶室防滚翻结构(ROPS)进行试验,利用非线性有限元软件ABAQUS对装载机驾驶室防滚翻结构(ROPS)进行了结构改进,并进行了有限元力学性能仿真分析。结果表明:原装载机驾驶室ROPS在最小垂直载荷作用下有侵入挠曲极限区域的风险,根据实验结果对ROPS进行了结构改进,改进后进行仿真分析的ROPS在满足最小垂直载荷的同时,ROPS远离挠曲极限区域DLV,驾驶室防滚翻安全性能更加符合国家标准要求。     

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。     

Multiaxial softening hinge model for tubular vehicle roll-over protective structures

The purpose of the work described in this paper is to provide a computational tool for the design of roll-over protective structures (ROPS) comprised of thin-walled rectangular tubes. This tool simulates the multi-stage, regulatory quasi-static loading test (SAE Standard, SAE J1040 APR88) that new designs must pass. These tests are claimed to be indications of the performance of a ROPS under real (dynamic) roll-over conditions. The collapse of the framework involves large, three-dimensional deformation, which results mainly from large rotations in each member due to bending and torsion. To establish constitutive relationships for a framework model, biaxial bending collapse behaviour of thin-walled rectangular tubes was investigated using a kinematic approach to generate the bending interaction curves. The interaction between bending and torsion was examined separately using extensive finite element analyses of cantilevers modelled by the commercial finite element code ABAQUS. Approximate constitutive relationships were then formulated for a ‘hinge super-element’ to be implemented via the user-defined element subroutine UEL in ABAQUS. The hinge element consists of two nodes separated by a small distance. Each node has six degrees of freedom and the components of stiffness at each node are initially set to sufficiently large values to provide rigid response in the pre-collapse stage. When the collapse criterion is satisfied for the first time, the hinge element is switched to ‘softening’ hinge response and thereafter follows the local softening behaviour of a closed-section tube by modifying the stiffness of the three rotational components according to the constitutive relationships. To test the validity of the hinge model, the response of a simple, scaled ROPS to a simulated prescribed regulatory test load history (SAE Standard) was compared with the results from the analysis of an equivalent shell element model. Good agreement is demonstrated between the two models.     

相控阵雷达天线局部模态截断

动力学仿真计算较为关注承力构件的刚强度,其他构件仅对整体结构提供一定的刚度作用。当其他构件数量多、模态频率低时,容易出现重频和密频现象明显的局部模态,严重影响计算效率。文中提出利用模态综合法对非承力构件进行局部模态截断,既保留了其与主体结构的连接刚度,又消除了局部模态的影响,从而提高了仿真计算效率。针对相控阵雷达天线结构的精细有限元模型开展了局部模态截断研究,仿真结果表明,截断后的模态在保持原有精度的基础上,可以大幅提高动力学分析的计算效率。     

谐波齿轮传动非线性动力学建模及仿真研究

由于结构的特殊性,迟滞刚度和动态摩擦属于谐波齿轮传动的固有属性。传统模型将刚度考虑为定刚度或分段刚度模型,摩擦考虑为静态摩擦模型,这样的简化会导致谐波齿轮传动的动态分析精度下降。为了提高谐波齿轮传动的动态分析精度和传动性能,考虑非线性迟滞刚度和动态摩擦现象,提出了一种基于记忆特性迟滞刚度和LuGre动态摩擦的谐波齿轮传动动力学模型,建立了相应仿真模型,讨论了谐波齿轮参数对系统输出的影响。结果表明,“刚度迟滞现象”导致系统输出值减小,传动效率降低;传动刚度系数越大,系统越稳定;阻尼转矩系数越大,传动效率越低。     

基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀优化设计

航天伺服系统高压大流量的特点,对溢流阀的可靠性、稳压精度和推重比提出了更高的要求。然而大推力下的螺旋压缩弹簧一般体积较大,并且服役期间存在卡死、疲劳断裂、塑性变形等失效模式,给伺服系统带来安全隐患。提出一种基于气隙组合永磁弹簧的直动式溢流阀结构,非接触式的永磁弹簧可避免上述失效和卡死故障,采用气隙组合的优化设计得到了理想的刚度曲线,不仅可有效提高推重比,同时可以减小大刚度带来的开启瞬间压力波动。在此基础上结合有限元仿真与迭代优化,精确设计了凸缘结构来补偿液动力,进一步提高了稳压精度。仿真结果表明,气隙组合永磁弹簧溢流阀具有良好的动静态指标,其设计方法为永磁弹簧在液压系统中的应用提供参考与借鉴。     

插铣加工中动刚度——阻尼减振刀杆数学模型仿真

介绍了动刚度—阻尼减振刀杆内部结构和减振原理。依据被动控制理论,对刀杆模型进行简化,并详细阐述了数学模型建立过程。针对三种不同形状和结构的刀杆进行仿真对比实验,结果表明,该动刚度—阻尼减振刀杆符合减振要求。     

基于显式动力学的某齿轮轴冲击应力分析

在恒定转速下对某航空发动机附件机匣齿轮轴施加冲击扭矩的测试中出现齿轮根部折断的现象,为了分析其原因,利用有限元隐式和显式动力学方法,对齿轮轴在冲击扭矩下考虑旋转离心应力的静、动应力响应进行了计算分析,仿真结果与测试结果一致.根据分析结果对齿轮轴失效部位参数化建模,以齿轮轴质量最小为优化目标,利用APDL进行了失效部位的结构优化.优化结果表明,改进后的设计满足齿轮轴的功能要求,冲击载荷下产生的动应力水平与静态下冲击载荷产生的静应力比较,动应力有较大幅度的增加,在设计过程中应对齿轮轴在较短时间内的冲击载荷下产生的动应力加以考虑,以保证齿轮轴的强度有足够的安全裕度.     

基于拓扑优化的汽车前纵梁耐撞性设计

结合静态和动态拓扑优化方法对汽车前纵梁进行耐撞性设计,通过静态拓扑优化方法分别获得前纵梁在轴向刚度最大和侧向刚度最大时的结构形式,通过动态拓扑优化方法获得前纵梁具有最大吸能时的结构形式。对拓扑优化结果进行分析,综合考虑前纵梁的轴向刚度、侧向刚度和吸能特性,最终确定前纵梁的最佳截面形式与诱导结构的尺寸和位置。优化前后前纵梁的吸能特性对比结果表明,拓扑优化使前纵梁的耐撞性能有一定的提高。     

山地地铁小半径曲线路段车辆/轨道参数对钢轨波磨的影响

针对山地地铁小半径曲线轨道钢轨波磨频发问题,根据现场调研建立车辆-轨道系统的动力学模型,探究车辆通过小半径曲线时轮轨间的接触特性。根据动力学分析结果建立半车车体-转向架-轨道系统的有限元模型,采用复特征值分析法研究半车车体-转向架-轨道系统摩擦自激振动特性,并研究车辆悬挂参数和轨道扣件参数对整体系统摩擦自激振动的影响规律。采用神经网络结合遗传算法对影响整体系统摩擦自激振动的关键参数进行多参数拟合,并求得车辆/轨道结构关键参数的优化解。结果表明：小半径曲线路段轮轨间的饱和蠕滑力导致半车车体-转向架-轨道系统的摩擦自激振动,从而引起钢轨波磨;车辆结构参数中一系悬挂横向刚度以及轨道结构参数中扣件垂向刚度、扣件横向刚度、扣件垂向阻尼对整个系统的摩擦自激振动具有明显影响。设置一系悬挂横向刚度为5.34 MN/m,扣件垂向刚度为25.45 MN/m,扣件横向刚度为6.9 MN/m,扣件垂向阻尼为6.06 kN·s/m时,能够有效抑制山地地铁小半径曲线轨道上钢轨波磨的产生。