汽車現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法結(jié)課論文-翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)研究存在的問題-資料下載頁
2025-06-05 04:03本頁面
【正文】 量 一般 ROPS 的最大高度是受整車最大許可高度限制的， ROPS 的最低高度受到駕駛室高度的限制（ ROPS 必須遮住駕駛室） ， ROPS 的高度變化范圍很小，所以本次根據(jù)裝載機(jī)的實(shí)際高度情況把 ROPS 的高度設(shè)為定值。 ROPS 的寬度受到整車寬度和駕駛室寬度的限制（ ROPS 必須在駕駛室的外側(cè)），故本次優(yōu)化時(shí)，把 ROPS 的寬度也設(shè)為定值。此外，將車架、支 架、頂部 FOPS 組件的結(jié)構(gòu)參數(shù)與加強(qiáng)筋板厚度視為常量。這樣對(duì) ROPS 的承載能力和側(cè)向能量吸收能力有較大影響的設(shè)計(jì)變量是 ROPS 立柱的截面尺寸和橫梁的截面尺寸。同時(shí)為了使立柱和橫梁的聯(lián)接處便于焊接制造，立柱截面的寬度取為橫梁截面的寬度。所以獨(dú)立的設(shè)計(jì)變量如下， 1 X1為橫梁截面的寬度； X2為橫梁截面的高度； X3為立柱截面的高度；X4為橫梁截面的壁厚； X5為立柱截面的壁厚。 3）約束條件 a．設(shè)計(jì)變量邊界約束 依據(jù)目前可選擇的型鋼和 ROPS 空間限制，設(shè)計(jì)變量的取值范圍如下， b．變形約束 當(dāng)駕駛室?guī)缀纬叽绾退緳C(jī)座椅確定后，依據(jù) SIP 點(diǎn)將 DLV 定位， ROPS與 DLV 間的位置關(guān)系就可以確定，這種位置關(guān)系決定了 ROPS 加載時(shí)允許的最大變形量。本節(jié)根據(jù) ROPS 與 DLV 間的位置關(guān)系取側(cè)向加載最大位移 。 c．承載能力約束 根據(jù)整機(jī)的最大質(zhì)量，得出側(cè)向承載能力為 150kN ，所以有。 d．能量吸收量約束 該 ROPS 側(cè)向能量最低吸收量為 33000J，而且能量吸收越多 ,ROPS 對(duì)司機(jī)的保護(hù)性能就越好，所以 。綜合以上各式有以下優(yōu)化數(shù)學(xué)模型， 五、實(shí)例的結(jié)果 主要工作和成果 （ 1）介紹了研究背景、理論意義和論文實(shí)用價(jià)值。通過調(diào)研和總結(jié)相關(guān)研究資料，綜述了工程車輛翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究和理論研究的國(guó)內(nèi)外概況，指出了當(dāng)前工程車輛翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)中存在的問題及其需要研究的課題，并簡(jiǎn)要概括了全文的研究?jī)?nèi)容和研究方法。 （ 2）根據(jù)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，利用修正的拉格朗日列式和塑性大變形有限元方法，從增量虛功平衡方程出發(fā)，討論了 ROPS 塑性大變形非線性計(jì)算機(jī)仿真方法的基礎(chǔ)理論；綜合考慮翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算精度和計(jì)算效率，提出了基于梁、殼和實(shí)體單元的三種翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的仿真模型建立方法，應(yīng)用這三 種模型建立方法可以解決多數(shù)工程車輛翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算問題。 （ 3）翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究包括現(xiàn)場(chǎng)翻車試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。受到經(jīng)濟(jì)實(shí)力的制約，直接進(jìn)行大量的現(xiàn)場(chǎng)翻車試驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的。所以重點(diǎn)討論了 ROPS 的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法，進(jìn)行了多種工程車輛不同類型ROPS 的破壞性試驗(yàn)，分析了 ROPS 側(cè)向加載、垂直加載和縱向加載的變形模式和失效機(jī)理。這些研究為 ROPS 的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)提供了可靠依據(jù)。 （ 4）建立了基于整機(jī)級(jí)別翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)仿真模型，并進(jìn)行了翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)特性的計(jì)算機(jī)仿真研究。計(jì)算機(jī)仿真與試驗(yàn)結(jié)果一致，表明提 出的計(jì)算機(jī)仿真方法可以比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力和能量吸收能力。分析了 ROPS 側(cè)向變形機(jī)理、承載規(guī)律和能量吸收規(guī)律，結(jié)果表明側(cè)向承載與能量吸收匹配得較好。在側(cè)向加載的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了垂直加載和縱向加載的計(jì)算機(jī)仿真與試驗(yàn)研究。討論了安全駕駛室減震裝置特性、 ROPS 材料特性、 ROPS 支架和車架剛度等因素對(duì) ROPS 側(cè)向保護(hù)特性的影響規(guī)律。最后通過試驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果的對(duì)比，提出了翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)原則。 （ 5）提出了基于能量吸收控制的翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。工程車輛翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括強(qiáng)度、剛度和能量 設(shè)計(jì)，其中能量設(shè)計(jì)是翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。本文通過在立柱上設(shè)置塑性鉸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)塑性鉸出現(xiàn)的位置與時(shí)間的有效控制，并進(jìn)行了翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向能量吸收性能的計(jì)算機(jī)仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明：基于能量吸收控制的設(shè)計(jì)方法可以利用塑性鉸的延性充分進(jìn)行能量吸收，避免 ROPS的脆性破壞，解決翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的能量吸收設(shè)計(jì)問題。 （ 6）針對(duì)工程車輛翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向能量吸收能力與側(cè)向承載能力的匹配問題，提出以能量吸收滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)的側(cè)向力與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小側(cè)向承載力之差最小為目標(biāo)函數(shù)，以翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的性能要求為約束條件建立優(yōu)化 模型。翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的能量設(shè)計(jì)屬于塑性大變形的范疇，針對(duì)所建立的優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)變量與目標(biāo)函數(shù)之間的顯式關(guān)系很難表達(dá)，所以，介紹了二次多項(xiàng)式響應(yīng)面模型（ RSM）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和 Kriging 模型的基本理論，對(duì)比了三者建立近似響應(yīng)面時(shí)的特點(diǎn)。提出基于 Kriging 模型建立翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量與目標(biāo)函數(shù)之間的近似關(guān)系，采用遺傳算法對(duì)翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全局優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，以兩柱翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了全局優(yōu)化計(jì)算，取得了比較理想的結(jié)果。
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