滑移装载机翻车保护结构性能仿真与验证.pdfVIP

2014年 10月 机械设计与制造工程 0ct．2014 第43卷 第 10期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．43No．10 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．10．004 滑移装载机翻车保护结构性能仿真与验证 刘巧珍，周良稷，汪 琰，申 硕 (江苏柳工机械有限公司，江苏 镇江 212005) 摘要：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。 关键词 ：滑移装载机 ；翻车保护结构 ；ANSYS；非线性 ；仿真 中图分类号：TH243 ．3 文献标识码 ：A 文章编号：2095—509X(2014)10—0018—03 驾驶室翻车保护结构 (ROPS)的作用是如果 用三维弹塑性梁单元模拟。 机器翻车时，使系安全带坐着的司机减少被挤伤的 1．2 载荷及边界条件 可能性 。滑移装载机是一种小型多功能机械 ，在世 该型滑移装载机的整机质量 m =3900kg，根 界范围内尤其是欧美等发达国家应用普遍，出口到 据 ISO3471标准，各项载荷指标如下。 欧盟和美 国等 的滑移装载机要求配置 符合 最小侧 向载荷 ： IS03471 标准的ROPS。 FL = 6m =23400N 驾驶室ROPS试验是破坏性试验 ，如果试验不 最小侧 向吸能： 成功，需要修改设计重新验证。为节约成本 、加快 U =12500(， 10000) =3852J 设计进度 ，本文介绍了利用 ANSYS非线性有 限元 垂直载荷 ： 分析法，根据 ISO3471的试验规定，对某型滑移装 F = 19．61m =76479 N 载机驾驶室进行ROPS仿真分析，通过试验验证方 纵 向载荷 ： 法的有效性。 F =4．8m =18720N 该驾驶室和车架底座通过螺栓连接方式刚性 1 ROPS性能仿真 连接 ，和车架侧翼通过销轴铰接连接 ，连接示意图 1．1 仿真模型 如图2所示。通过该种连接方式解 除底部的连接 驾驶室 ROPS在变形过程 中材料先后经历弹 螺栓，便可在气弹簧的辅助作用下将驾驶室轻松抬 性变形、弹塑性变形和塑性变形3个阶段 J。模拟 起 ，以便于维修保养。仿真分析时螺栓连接处添加 仿真是大型的结构大变形、材料非线性和几何非线 的约束为：固定底座安装孔 内节点 ，l，，z方向自 性有限元分析，对模型要求高，计算时间长，因此需 由度。销轴连接可旋转铰接处通过建立局部圆柱 要对结构加以简化，去除防护蒙皮和不重要的孔。 坐标系添加的约束为：固定安装孔 内节点的 方 主要的梁 、薄板采用壳单元模拟，底座采用体单元 向自由度。加载区域按照标准 IS03471添加。 模拟，简化后的有限元模型有 53194个壳单元， 1252个体单元，单元网格模型如图1所示。 2 ROPS试验验证 该驾驶 室 ROPS的梁、加强筋和薄板均用 按照标准 IS03471对土方机械