振动压路机安全驾驶室ROPS侧向加载特性研究

针对某振动压路机安全驾驶室ROPS侧向加载工况,利用非线性有限元法建立了ROPS有限元模型,分析了ROPS在此工况中的侧向力、侧向位移、侧向能量吸收能力三者间的规律,讨论了侧向承载能力与侧向能量吸收能力的关系.结果表明侧向承载能力在弹性变形阶段达到标准的要求,侧向吸能在塑性机构变形阶段才达到要求;在许可的载荷区内,侧向力作用位置不同,侧向力曲线和侧向吸能曲线也不同.     

装载机翻车保护结构侧向承载分析与验证

ROPS是司机在翻车事故中重要的安全保障。以某型装载机驾驶室为研究对象,建立ROPS侧向承载有限元模型,获得整个结构的应力分布、侧向承载力和吸收能量曲线。同时基于力法对ROPS进行受力分析并结合ROPS试验对模型进行验证。结果表明,在弹性变形阶段,有限元分析与力法计算得到的应力结果误差低于20%,有限元预测的侧向承载性能与ROPS侧向承载试验吻合,证明了研究的正确性,研究结果表明,该装载机ROPS侧向承载性能符合ISO要求。     

装载机驾驶室翻车保护结构强度分析及验证

装载机驾驶室上的翻车保护结构(ROPS)是针对车辆倾翻时发生连续翻滚而设计的安全保护装置,ROPS的可靠性对司机的生命安全有着不可忽视的作用。建立某型装载机驾驶室ROPS虚拟样机,根据非线性有限元接触理论,对ROPS进行最小侧向承载能力、侧向最小能量吸收能力和最小纵向承载能力有限元分析,分析结果满足国际标准对ROPS性能的要求。在试验室对该型ROPS实体进行试验测试,试验结果和仿真结果基本吻合,验证了理论研究的正确性。相关研究可为装载机ROPS的优化设计提供有效依据,对于提高装载机作业时的安全性具有重要意义。     

挖掘机滚翻保护结构非线性仿真分析与试验研究

为提高液压挖掘机的安全性,研制了液压挖掘机驾驶室滚翻保护结构(ROPS)。针对硅油减振器承载能力弱的缺点,设计了防止ROPS同回转平台分离的安全拉杆装置。在给出ROPS弹塑性大变形数值计算方程的基础上,应用弹塑性大变形有限元方法对ROPS进行了侧向承载能力仿真分析和试验验证。对比仿真分析、试验结果可知,在满足最小能量吸收要求情况下,ROPS发生了塑性变形,最大变形为321 mm,未侵入DLV,满足标准要求。仿真分析结果同试验测试结果相接近,最大误差7.8%,研究结果对ROPS结构设计具有一定参考价值。     

轮式装载机驾驶室司机安全保护结构试验(2)

5翻车保护结构试验5.1试验方法根据现行的国际标准ISO3471需按以下程序进行:(1)按要求安装被试构件,并把DLV模型固定在被试件内;(2)根据机械类型与质量,确定水平侧向、纵向载荷、垂直载荷以及能量吸收数值;(3)水平侧向、纵向加载,测定ROPS的力变形曲线;(4)垂直加载,测定ROPS的变形;(5)分析ROPS的变形、能量吸收或损坏状况,判定被试件是否合格。轮胎式装载机水平侧向载荷与吸收能量的计算公式见表1。(接上期)表1轮胎式装载机水平侧向载荷与吸收能量的计算公式表中:m——工程机械的整机质量(kg)将装载机的整机质量m代入公式的结果可用…     

ROPS的非线性安全能量计算方法

国际标准ISO3471：1994对工程车辆翻车保护装置(Roll—Over Protective Structures，简称ROPS)的一项重要性能要求是ROPS应具有足够的能量吸收能力，而ROPS能量吸收的计算属于结构非线性分析。根据塑性铰的概念和特性，提出了计算ROPS侧向加载中心弹塑性位移并由此计算其能量吸收的一般方法，并用实例证明了其正确性。该方法将复杂的非线性问题转化为简单的线性问题，使设计者在设计阶段就可对ROPS的能量吸收性能进行有效的预测，并可推广到一般等截面构件组成的刚架系统的弹塑性变形和能量吸收的计算。     

土方机械ROPS承载与变形台架试验研究

以研究某轮式装载机ROPS的承载与变形情况为例,利用自制加载台架对ROPS进行侧向、垂向和纵向依次加载。试验结果表明,试验的ROPS在自制试验台架标准加载条件下,任何变形部分或模拟地平面LSGP均未入侵DLV;侧向加载力达到标准值的1.2倍时出现塑性铰,侧向能量吸收值达到标准值时,加载力为标准值的1.34倍,完全卸载后留有110 mm的残余变形量,约为19 085 J塑性变形功;垂向加载过程没有出现明显的屈服和塑性变形,强度最大;纵向加载至标准力值后完全卸载会留有小量的残余变形,几乎处于弹性变形阶段。试验结果表明:自制试验台架试验结果真实可靠,各向变形规律可为ROPS轻量化改制或结构优化设计提供科学的依据。     

工程车辆ROPS有限元分析及试验研究

以某型振动压路机的ROPS结构为研究对象,建立其有限元模型,并进行有限元分析,从而获取了ROPS在侧向、纵向和垂直工况下的载荷-变形曲线,同时根据国际标准ISO3471:1994,对ROPS的性能进行了测试研究,有限元分析结果和试验结果的一致性,证明了有限元分析的正确性。     

装载机ROPS侧向加载计算机仿真方法

装载机的倾翻保护结构(Roll-over Protec-tive Structures)简称ROPS,是安装在工程车辆驾驶室外的一套被动保护装置。根据ISO3471:1994《土方机械—ROPS—实验室试验和性能要求》的要求,ROPS必须采用破坏性试验才能完成性能检测,为了降低开发成本和周期,开展ROPS侧向加载计算机仿真方法研究具有重要意义。以ZL30轮式装载机的ROPS为研究对象,其ROPS通过螺栓刚性连接到车架上。分别用有限应变梁单元和有限应变壳单元建立了该ROPS的计算机仿真模型,并进行了侧向加载的有限元模拟。得出ROPS在侧向载荷作用下的变形、能量吸收及应…     

翻车保护结构侧向加载的仿真分析与设计方法

提出了利用NX Nastran6.0软件的材料非线性有限元仿真功能,模拟翻车保护结构(Roll-over Protective Structures,简称ROPS)侧向加载的试验室试验过程,获得侧向位移量、侧向载荷能量等数据,使ROPS符合有关标准要求的设计方法.并提出用满足侧向载荷能量时的侧向作用力,在标准要求最小值...     

四角钢连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

基于半刚接框架-钢板剪力墙试件的低周反复加载试验,采用ANSYS有限元软件对其滞回性能进行了数值模拟。分析循环荷载作用下试件的滞回性能及承载能力,考察其应力、变形发展历程、耗能机理和破坏模式。试验和有限元分析结果均表明：内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,框架和钢板墙协同工作良好,结构体系耗能优异,安全储备高,是一种理想的抗侧力结构体系。有限元模拟结构应力和变形发展历程与试验结果基本吻合。由于初始偏心、焊接残余应力等原因,弹性工作阶段,有限元分析的峰值荷载与试验值比较接近;进入塑性阶段,有限元分析的峰值荷载比试验值大,滞回环更饱满。     

抗弯钢框架-密肋网格复合钢板墙抗侧力体系抗震性能理论与试验研究

提出了密肋网格复合钢板剪力墙,并与抗弯钢框架相结合,充分发挥各自的性能。从理论和试验两个方面对其抗震性能进行了研究。其中理论分析主要研究了密肋网格复合钢板剪力墙的受力机制,提出了密肋网格板的构造措施,并通过有限元模型分析了其受力性能;试验研究主要针对一榀双跨两层抗弯钢框架-密肋网格复合钢板剪力墙试件进行拟静力试验,考察其在低周反复荷载作用下的侧向刚度及承载性能、滞回特性、耗能能力及破坏特性等,评价了该体系的抗震性能。研究表明：该体系在弹性阶段主要依靠墙板的剪切机制和钢框架共同承担水平荷载,非弹性阶段区格中钢板的对角斜向拉力带为结构提供侧向承载能力;密肋网格板避免了墙板发生整体剪切屈曲,限制了钢板的面外变形值,提高了其弹性刚度,缓解了墙板拉力带对边框架柱的附加弯矩,保护了主要受力构件,克服了滞回曲线的捏缩现象,显著增强了其耗能能力;钢框架与密肋网格复合钢板剪力墙具有良好的协同工作性能,体系变形能力强,大变形状态下具有稳定的承载性能,安全储备高,是优秀的抗侧力体系;破坏模式为区格中钢板屈曲屈服并撕裂,拉力场效应明显,钢框架梁端及钢框架柱底形成塑性铰。     

钢管混凝土柱巨型交叉节点受力性能研究

在一超高层结构工程中,外框架采用了焊接钢管混凝土边柱和夹角为12°的斜柱交叉形成高达6层且与6层楼面梁相接的巨型交叉节点,该节点构造复杂。节点边柱的轴向荷载不平衡在节点处产生剪力,同时,由于斜柱承受的轴向荷载巨大,该巨型节点受力复杂。为研究该节点的受力性能,对其进行了大比例模型加载试验。试验在最不利工况（1.2×重力荷载+1.3×设防地震作用）下： 1) 在设计荷载作用下节点试件整体仍然处于弹性工作状态; 2) 增大边柱不平衡力,对节点试件的平面内侧移有一定的影响,而对平面外变形基本没影响; 3) 对斜柱轴向荷载进行卸载,将节点由压剪转换至更不利的拉剪受力状态,节点未破坏; 4) 施加斜柱轴向荷载超过设计承载力的2倍,节点试件最终在斜柱两端出现局部鼓起而发生破坏,说明该交叉节点的设计符合我国规范“强节点弱构件”的设计原则。在整个加载过程中,节点区域并未产生剪切破坏面,钢管内部设置的纵向内隔板和加劲环板使得钢管与混凝土协同工作,节点构造合理。通过合理的简化,对该节点试件进行了三维非线性有限元分析,其荷载 变形曲线以及破坏模式与试验结果吻合良好。     

Dynamic Response of a Rollover Protective Structure

Abstract:   Roll Over Protective Structures (ROPS) are safety devices fitted to heavy vehicles to provide protection to the operator during an accidental roll over. At present, ROPS design standards require full-scale destructive testing that can be expensive, time consuming, and unsuitable for small companies. More economical analytical methods are not permitted due to a lack of understanding of post yield behavior and the energy absorption capacity of ROPS. To address this, a comprehensive research project was undertaken to investigate ROPS behavior using analytical techniques supported by experiments. This article presents the dynamic impact analysis of a bulldozer ROPS using calibrated finite element models. Results indicate that (1) ROPS posts have significant influence on the energy-absorbing capacity, (2) dynamic amplifications in energy could be up to 25%, (3) stiffer ROPS cause high peak decelerations that may be detrimental to the operator, and (4) analytical techniques may be used for evaluating ROPS performance.     

Research on vertical bearing capacity of inclined pile in soft soil foundation

在软土地区，由于土方开挖引起桩侧土压力不平衡，或由于基坑支护结构变形过大，常导致已施工的工程桩产生侧移，成为斜桩。结合珠海市某工程项目，利用有限元程序模拟土方开挖过程桩侧不平衡土压力对桩受力和变形的影响，分析桩侧移、倾斜的原因。结果表明，施工阶段桩的侧移与桩侧土层性状及分布厚度密切相关，也与桩的直径、配筋相关。在此基础上，对斜桩在使用阶段的受力及变形情况进行分析，指出桩顶水平约束对桩的受力性状以及竖向承载力会产生很大的影响。选取典型斜桩进行现场静荷载试验，与有限元模拟分析的结果进行对比验证，试验结果与有限元模拟分析的结果基本吻合。     

软土地基倾斜桩竖向承载力研究

在软土地区,由于土方开挖引起桩侧土压力不平衡,或由于基坑支护结构变形过大,常导致已施工的工程桩产生侧移,成为斜桩。结合珠海市某工程项目,利用有限元程序模拟土方开挖过程桩侧不平衡土压力对桩受力和变形的影响,分析桩侧移、倾斜的原因。结果表明,施工阶段桩的侧移与桩侧土层性状及分布厚度密切相关,也与桩的直径、配筋相关。在此基础上,对斜桩在使用阶段的受力及变形情况进行分析,指出桩顶水平约束对桩的受力性状以及竖向承载力会产生很大的影响。选取典型斜桩进行现场静荷载试验,与有限元模拟分析的结果进行对比验证,试验结果与有限元模拟分析的结果基本吻合。     

单层球面网壳的静力稳定性分析

利用有限元程序ANSYS对某单层球面网壳进行了静力稳定性分析,得出了其在集中力、半跨均布荷载和全跨均布荷载下屈曲的全过程曲线,并进行了分析,分析结果表明:网壳在集中力作用下屈曲的变形最小;不对称荷载作用对网壳稳定承载力影响较大。     

Energy absorbtion and mean crushing load of thin-walled grooved tubes under axial compression

In the present study, crashworthiness characteristics of thin-walled steel tubes containing annular grooves are studied. For this purpose, the grooves are introduced in the tube to force the plastic deformation to occur at predetermined intervals along the tube. The aims are controlling the buckling mode and predicting energy absorption capacity of the tubes. To do so, circumferential grooves are cut alternately inside and outside of the tubes at predetermined intervals. Quasi-static axial crushing tests are performed and the load-displacement curves are studied. Theoretical formulations are presented for predicting the energy absorption and mean crushing load. It is found a good agreement between the theoretical results and experimental findings. The results indicate that the load-displacement curve and energy absorbed by the axial crushing of tubes could be controlled by the introduction of grooves with different distances. Also, grooves can stabilize the deformation behavior and thus, the proposed method could be a good candidate as a controllable energy absorption element.     

椭圆型螺栓孔网架支座在不同拉力作用下的抗侧刚度研究

对于开椭圆形螺栓孔的网架支座节点,由于椭圆形螺栓孔的存在,使节点能提供一定的侧向“滑移”。对于主要承担竖向荷载和侧向水平荷栽的网架支座节点,这类螺栓孔的存在使支座节点的侧向荷载一位移曲线在不同的竖向荷栽作用下表现出不同的变化规律。通过大型通用有限元软件ABAQUS／Standard建立一种典型的开椭圆形栓孔的网架支座节点,利用面一面接触功能模拟螺栓与螺栓孔以及支座底板与支座垫板之间的接触。进一步研究支座节点在不同竖向拉力作用下的抗侧刚度以及不同摩擦系数对节点荷栽一位移曲线的影响。