工程车辆ROPS动态仿真与试验研究

提出了基于整车的ROPS动态仿真建模方法和滚翻试验方法;以轮式装载机模型在倾角为30°的硬斜坡滚翻工况为例,进行了ROPS仿真结果和试验结果对比,验证了建模方法的合理性;揭示了碰撞过程中ROPS的冲击力、变形和能量吸收规律。     

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。     

ZL80G装载机倾翻保护结构侧向

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。     

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。     

单坡面混凝土护栏碰撞分析

为了解某单坡面混凝土护栏防撞能力和防护机理,运用有限元仿真方法和试验方法进行碰撞分析,结果证明,该单坡面混凝土护栏能防护速度为80 km/h的14 t大客车以20°的碰撞,各项指标满足防撞性能指标要求,具有400 kJ防撞能力;通过使车辆爬升和倾斜来吸收车辆动能和增加碰撞缓冲时间是单坡面混凝土护栏有效防护的一个重要机理;仿真结果和试验结果相吻合,表明运用仿真方法评价护栏安全性能具备一定可行性.研究结果为单坡面混凝土护栏的实际应用提供数据支持,为运用有限元动态仿真评价护栏安全性能方法的可靠性研究提供例证.     

风脉寺滑坡前缘阻滑体不同产状稳定性研究

为研究前缘阻滑体产状对滑坡稳定性的影响,以风脉寺深层特大型滑坡为例,在分析滑坡工程地质特征及形成机理的基础上,通过极限平衡法分析并构建前缘阻滑型滑坡力学模型,得到前缘反倾砂砾岩倾角与滑坡稳定性系数的关系。通过构建的力学模型和数值计算,研究了在反倾砂砾岩倾角分别为10°、20°、30°共3种工况下,滑体的位移分布及稳定状况。结果表明:前缘阻滑型滑坡表现出明显的后缘推移挤密现象,滑体变形主要集中在坡体后部;前缘阻滑体倾角与滑体位移呈负相关性,与稳定性系数呈正相关性;前缘阻滑型滑坡力学模型与数值计算得到的稳定性系数具有相同的规律。研究成果可为前缘阻滑型滑坡稳定性评价提供借鉴。     

基于动能转化的汽车制动模型的建立及仿真

分析汽车制动过程时普遍采用的制动模型是从车体受力角度建立的。提出一种基于动能转化建立制动模型的新方法。该方法根据车体动能主要消耗在轮胎与地面的摩擦和制动器内摩擦的原则,推导出制动过程的数学模型。为验证制动模型的正确性,在Matlab／Simulink环境下对安装防抱死制动系统（ABS）的模型和未安装ABS的模型进行仿真实验。仿真实验结果与装有防抱死制动系统的车体道路试验结果相比较,结果表明基于动能转化方法分析制动过程是可行的。     

用ADAMS分析自卸车作业稳定性

针对自卸车多在道路不平,超载或偏载严重的工况下作业而容易出现失稳倾翻事故的问题,联合应用MSC.ADAMS和Pro/ENGINEER进行自卸车整车虚拟样机建模以及动力学仿真.找出在一定作业条件下,自卸车侧翻角的临界值,得到自卸车安全作业的举升角与路面横向坡度角、装载状态的关系.     

含层理矿石微波加热后的冲击破碎特性研究

为了研究含层理矿石微波加热后的冲击破碎特性,采用落锤冲击破碎系统、微波加热设备和高速摄影技术,对含层理矿石进行微波加热后冲击破碎试验,系统地研究层理倾角对矿石动态强度的影响,分析经微波照射后含层理矿石力学性能。结果表明:在层理倾角10°～60°时,矿石动态强度逐渐降低,在层理倾角60°～90°时,矿石动态强度逐渐升高;相同层理倾角下,经微波加热后的矿石与未经微波加热的矿石相比,其强度显著降低且矿石异性比略有增加;当层理倾角60°时,2种情况下的矿石动态强度均最小,表明矿石沿层理面破坏是以剪应力为主导的。研究成果可为选矿厂破碎含层理矿石的相关工艺流程设计提供参考。     

挡土墙土压力非线性分布的计算方法研究

基于数学方法对斜单元体进行力和力矩的平衡分析,得到了墙背粗糙且填土坡面倾斜情况下的土压力解析解,并进一步分析了填土坡面倾角对土压力的影响。对比分析表明:经典朗肯土压力理论可看作是解析解在墙背光滑、填土坡面水平情况下的特例;在填土内摩擦角一定时,挡土墙墙后滑动楔体的极限破裂角随着填土坡面倾角或墙土之间摩擦角的增大而减小。基于解析解得到的土压力分布呈现明显的非线性特征,且在填土面水平情况下挡土墙墙脚处的土压力为0,这与实测数据取得了很好的一致。分析还表明,随着填土坡面倾角的增大,墙脚处的土压力不再接近0反而越来越大。文中的求解方法还可进一步拓展至探求填土为粘性土情况下挡土墙上土压力的解析解。     

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。     

岩质边坡稳定分析三维与二维的比较

提出岩质边坡沿软弱结构面滑移一剪切的三维稳定分析方法。在分析模型中,下滑体沿滑动面下滑,在其他的面上则产生剪切破坏。在结构面上满足莫尔库伦破坏准则,把剪切面上的摩阻力向下滑方向投影,由下滑体的力学平衡条件求解出未知力,通过迭代可以求得稳定系数。同时推导了摩阻力倾向与倾角的计算式,编制了相应的程序,并利用这个程序,研究了边坡长度、岩层与坡面夹角等因素对边坡稳定系数的影响,比较了三雏分析与二维分析的差别。     

边坡强度参数对于稳定性影响的极限平衡法分析

为了研究岩土体抗剪强度参数对边坡稳定性的影响,通过理论推导和Bishop极限平衡法计算,分别改变岩土体的粘结力c和内摩擦角,探讨边坡安全系数和滑动面的变化.结果表明：粘结力或内摩擦角改变时,边坡的安全系数将发生变化,而滑动面的变化受函数η-c的影响,η-c与粘结力和内摩擦角有关.当η-c为定值时,滑动面不随抗剪强度参数的变化而变化;当η-c增大时,边坡的滑动面从近坡面逐渐向边坡内部移动;反之,η-c减小时,边坡的滑动面从边坡内部向近坡面移动.研究结果为边坡稳定性分析的理论和实践研究提供了参考.     

基于恒压液压系统的ZL50装载机节能技术

为解决ZL50装载机油耗高的问题,构建了新的液压系统.首先阐明了恒压液压系统的节能原理,引出一种新型二次调节元件--液压变压器.随后建立液压变压器排量及压力的数学模型,并在液压变压器配流盘控制角-90°～90°内仿真,分析其排量与压力特性.在此基础上构建装载机新的液压系统,分析其工作过程并与原液压系统比较,得出其节能原...     

湍流风对铰接式海上风力机动力响应的影响

为适应中等水深风电开发的需要,进一步降低成本,在铰接塔平台的设计基础上,设计了一种铰接式海上风力机,研究了其在工作海况和极限海况下湍流风对风力机动力响应的影响.采用叶素动量理论计算气动载荷,势流理论计算波浪载荷,考虑风浪流的联合作用,以及瞬时湿表面变化及铰接接头的摩擦阻尼,编写了风浪流时域耦合动力响应分析程序.使用NPD谱模拟湍流风,从而计算得到了定常风和湍流风作用下铰接式海上风力机的动力响应,分析了湍流风对于风力机运动响应和发电效率的影响. 结果表明,湍流风作用下,风轮加速度和铰接点的垂向拉力变化较小,摆角、风轮推力、发电功率和铰接点水平推力的均值分别减小,但摆角和发电功率的响应变化幅度增加.另外,湍流风本身的低频特性会增大系统的低频响应,使系统产生共振.极限海况下,铰接式基础最大摆角显著增大,但依然满足生存需求.因此,湍流风对铰接式风力机的动力响应影响较大,铰接式海上风力机运动和强度分析时不可忽略湍流风的影响.     

汽油机活塞二阶运动分析及优化设计

为了降低活塞二阶运动并寻求优化措施,综合考虑裙部润滑摩擦状况、活塞体径向刚度、活塞体及缸套热态型面影响,建立某汽油机活塞组件动力学模型,采用数值仿真方法进行分析研究.从换向平稳性、运动平稳性、活塞敲击能和摩擦损耗4个方面对活塞二阶运动计算结果进行评价.分析在多种工况下（1 200、4 200、6 000 r/min）活塞裙部型线、配缸间隙和活塞销偏置对活塞二阶运动的影响,以敲击能和摩擦损耗为主要评价标准,提出相应的优化思路.结果表明：优化后的裙部型线使活塞的径向位移和角位移有一定幅度减小,径向位移最大值在3种工况下分别降低了22.2%、19.8%、21.2%,角位移最大值降低了12.9%、13.3%、23.6%;活塞对缸套的动态敲击力在优化后也有明显降低,为活塞整体优化提供可靠依据.