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矿用自卸车翻车和落物保护装置性能研究

作　者: 郭玉前
导　师: 王国强
学　校: 吉林大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 矿用自卸车 ROPS FOPS 非线性有限元 模态分析
分类号: U469
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


翻车保护装置和落物保护装置(ROPS&FOPS)是安装在工程车辆驾驶室外的一刚架结构系统,其主要功能是当车辆滚翻或遇落物时保障司机的生命安全,最大限度地降低事故造成的财产损失。随着国际上对工程车辆安全生产性能要求的提高,配备性能合格的ROPS和FOPS已成为发达国家强制性的要求。但是ROPS 和FOPS 的安全性能试验和设计理论目前尚不成熟,为了提高国产ROPS 和FOPS 的设计制造质量,促进国产工程车辆进入国际市场,本文本文以3303B 矿用自卸车为例,对ROPS&FOPS 的各项性能进行了研究,主要完成了以下几方面的工作: (1)依现有的ROPS&FOPS 设计模型,建立了正确的有限元模型,在此基础上,进行了ROPS 的最小侧向承载能力分析、最小能量吸收能力分析、垂直承载能力分析、纵向承载能力分析,对3303B 矿用自卸车的ROPS 的各项性能进行了科学的评判; (2)在正确的ROPS&FOPS 有限元模型基础上,提出了进行ROPS&FOPS受落锤冲击时非线性响应分析的具体方法,通过对3303B 矿用自卸车的ROPS&FOPS 受落锤冲击的非线性响应计算,获得了FOPS 上加载中心的位移响应。(3)进行了ROPS&FOPS 的模态分析计算,得出了ROPS&FOPS 各阶固有频率及其振型,为ROPS&FOPS 的动态性能分析奠定了基础。通过有限元分析可在设计阶段对ROPS 的侧向承载能力、能量吸收能力进行更为有效的预测,从而避免盲目设计,降低制造成本和试验费用。

全文目录


第一章 绪论  7-12
  1.1 课题的研究背景及意义  7-8
    1.1.1 研究背景  7
    1.1.2 课题的意义  7-8
  1.2 ROPS&FOPS 国内外研究概况  8-10
    1.2.1 ROPS 和FOPS 的国际标准的制定过程  8-9
    1.2.2 国内外有关ROPS 和FOPS 的试验和理论研究情况  9-10
  1.3 本文所做的主要工作  10-12
第二章 有限元理论  12-19
  2.1 引言  12
  2.2 有限单元法基本概念及理论  12-14
  2.3 ROPS 的非线性有限单元法  14-19
    2.3.1 材料非线性问题  14-15
    2.3.2 ROPS 的非线性有限元基本方程  15-16
    2.3.3 判别ROPS 屈服的条件  16-17
    2.3.4 材料进入塑性状态后泊松比的取值  17
    2.3.5 非线性方程解法简介  17-19
第三章 矿用自卸车ROPS 有限元分析  19-32
  3.1 驾驶室有限元模型简化  19-20
    3.1.1 线性计算模型的简化  19-20
    3.1.2 非线性计算模型的简化  20
    3.1.3 橡胶支座的非线性模型简化  20
  3.2 驾驶室有限元模型的建立  20-23
    3.2.1 单元的选取及网格划分  20-21
    3.2.2 约束及载荷  21-23
  3.3 ROPS 的侧向承载能力分析  23-24
  3.4 ROPS 的最小能量吸收能力分析  24-28
  3.5 ROPS 的垂直承载能力分析  28-29
  3.6 ROPS 的纵向承载能力分析  29-31
  3.7 结论  31-32
第四章 矿用自卸车FOPS 有限元分析  32-49
  4.1 FOPS 的抗击穿性能要求及试验规则  32-33
  4.2 FOPS 受落锤冲击时激励力的确定方法  33-34
  4.3 有限元分析步骤  34-35
  4.4 有限元分析结果  35-49
    4.4.1 左侧顶盖未受冲击  35-43
    4.4.2 右侧顶盖未受冲击  43-49
第五章 矿用自卸车模态有限元分析  49-58
  5.1 引言  49
  5.2 ROPS&FOPS 的振动基本方程  49-51
    5.2.1 自由振动基本方程  50-51
  5.3 模态有限元分析结果  51-58
    5.3.1 不考虑橡胶垫的模态分析  51-54
    5.3.2 考虑橡胶支座弹性的驾驶室模态分析  54-58
第六章 结论与展望  58-60
  6.1 本论文研究工作总结  58-59
  6.2 下一步工作展望  59-60
参考文献  60-63
摘要  63-65
ABSTRACT  65-67
致谢  67

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 各种汽车
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