工程机械驾驶室安全保护装置性能研究

分类号：TH2TH2TH2TH2密级：公开UDCUDCUDCUDC：单位代码：10424104241042410424学位论文工程机械驾驶室安全保护装置性能研究工程机械驾驶室安全保护装置性能研究工程机械驾驶室安全保护装置性能研究工程机械驾驶室安全保护装置性能研究臧猛申请学位级别：硕士学位专业名称：机械电子工程指导教师姓名：张鑫职称：副教授山东科技大学二〇一二年五月论文题目：论文题目：论文题目：论文题目：工程机械驾驶室安全保护装置性能研究工程机械驾驶室安全保护装置性能研究工程机械驾驶室安全保护装置性能研究工程机械驾驶室安全保护装置性能研究作者姓名：作者姓名：作者姓名：作者姓名：臧猛入学时间：入学时间：入学时间：入学时间：2009200920092009年9999月专业名称专业名称专业名称专业名称：：：：机械电子工程研究方向研究方向研究方向研究方向：：：：机电液一体化技术指导教师：指导教师：指导教师：指导教师：张鑫职职职职称：称：称：称：副教授论文提交日期：论文提交日期：论文提交日期：论文提交日期：2012201220122012年5555月论文答辩日期：论文答辩日期：论文答辩日期：论文答辩日期：2012201220122012年6666月授予学位日期：授予学位日期：授予学位日期：授予学位日期：STUDYSTUDYSTUDYSTUDYOFOFOFOFCABCABCABCABPROTECTIVEPROTECTIVEPROTECTIVEPROTECTIVESTRUCTURESTRUCTURESTRUCTURESTRUCTUREPERFORMANCEPERFORMANCEPERFORMANCEPERFORMANCEFORFORFORFORENGINEERINGENGINEERINGENGINEERINGENGINEERINGMACHINERYMACHINERYMACHINERYMACHINERYAAAADissertationDissertationDissertationDissertationsubmittedsubmittedsubmittedsubmittedininininfulfillmentfulfillmentfulfillmentfulfillmentofofofofthethethetherequirementsrequirementsrequirementsrequirementsofofofofthethethethedegreedegreedegreedegreeofofofofMASTERMASTERMASTERMASTEROFOFOFOFPHILOSOPHYPHILOSOPHYPHILOSOPHYPHILOSOPHYfromfromfromfromShandongShandongShandongShandongUniversityUniversityUniversityUniversityofofofofScienceScienceScienceScienceandandandandTechnologyTechnologyTechnologyTechnologybbbbyyyyZangZangZangZangMengMengMengMengSupervisor:Supervisor:Supervisor:Supervisor:ProfessorProfessorProfessorProfessorZhangZhangZhangZhangXinXinXinXinCollegeCollegeCollegeCollegeofofofofMechanicalMechanicalMechanicalMechanicalandandandandElectronicElectronicElectronicElectronicEngineeringEngineeringEngineeringEngineeringMayMayMayMay2012201220122012声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONAFFIRMATIONAFFIRMATIONAFFIRMATIONIIIIdeclaredeclaredeclaredeclarethatthatthatthatthisthisthisthisdissertation,dissertation,dissertation,dissertation,submittedsubmittedsubmittedsubmittedininininfulfillmentfulfillmentfulfillmentfulfillmentofofofofthethethetherequirementsrequirementsrequirementsrequirementsforforforforthethethetheawardawardawardawardofofofofMasterMasterMasterMasterofofofofPhilosophyPhilosophyPhilosophyPhilosophyininininShandongShandongShandongShandongUniversityUniversityUniversityUniversityofofofofScienceScienceScienceScienceandandandandTechnology,Technology,Technology,Technology,isisisiswhollywhollywhollywhollymymymymyownownownownworkworkworkworkunlessunlessunlessunlessreferencedreferencedreferencedreferencedofofofofacknowledge.acknowledge.acknowledge.acknowledge.TheTheTheThedocumentdocumentdocumentdocumenthashashashasnotnotnotnotbeenbeenbeenbeensubmittedsubmittedsubmittedsubmittedforforforforqualificationqualificationqualificationqualificationatatatatanyanyanyanyotherotherotherotheracademicacademicacademicacademicinstitute.institute.institute.institute.Signature:Signature:Signature:Signature:Date:Date:Date:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要本课题提出的工程机械驾驶室安全保护装置性能研究，是基于已有的弹塑性力学理论基础与有限元分析技术（FEA）等现代先进的计算机处理技术相结合的研究方法。驾驶室安全保护装置是安装在工程机械驾驶室外的一套钢架结构系统，其主要的功能是当工程机械在作业的过程中发生翻滚或者被掉落的物体撞击时保护驾驶司机的生命安全，最大限度地降低突发事故造成的生命和财产损失。在深入了解国内外研究现状的基础上，本文以CL958装载机的驾驶室安全保护装置的典型结构作为研究对象，利用SolidWorks软件建立了ROPS&FOPS的三维模型。在ANSYS中建立了ROPS性能研究的有限元模型，以ISO3471:2008为依据对ROPS进行了侧向承载、最小能量吸收、垂直承载以及纵向承载性能研究。以ISO3449:2005为依据，在传统的研究FOPS性能方法的基础上，本文提出了应用显示动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对落锤冲击FOPS的情况进行模拟分析的研究方法，建立了CL958装载机FOPS的冲击有限元模型，得出了理论分析数据。依据ROPS&FOPS与DLV以及LSGP的相对位置关系，对ROPS和FOPS的各项性能指标进行了科学的评判。对CL958装载机的驾驶室安全保护装置进行了模态分析，得出了前15阶的固有频率以及阵型，提供了实用模态参数的计算方法，为以后深入的动态性能的研究奠定了基础。本文提出的分析方法和设计思路不仅可以对已有的工程机械驾驶室安全保护装置进行性能研究和强度校核，也为将来新产品的优化设计和安全可靠性设计提供了理论依据和设计原则，对其它相关领域同样也有借鉴意义和参考价值。关键词：工程机械，ROPS，FOPS，有限元，ANSYS山东科技大学硕士学位论文摘要AAAABSTRACTBSTRACTBSTRACTBSTRACTStudyofcabprotectivestructureperformanceforengineeringmachineryproposedinthispaperisbasedonanadvancedcomputerprocessingtechnologywhichcontainselastic-plasticmechanicstheoryandthefiniteelementmethod.Protectivestructureofcabisasetofsteelstructuresystemfixedontheexternalofengineeringmachinerycab.Themainfunctionoftheprotectivestructureisprotectingthedriveranddecreasingphysicalandpropertydamageasfarascanwhenengineeringmachineryisrollingorimpactedbythefallingobject.Onthebasisofin-depthunderstandingofresearchstatusanddevelopingtrendathomeandabroad,thispapermakesthetypicalprotectivestructureofCL958loader’scabastheobjectofstudy.The3-DmodelofROPS&FOPSisbuiltinSolidWorks.ThefiniteelementmodelforROPSperformancestudyisbuiltinANSYS.AccordingtoISO3471:2008,thispapercarriesontheperformancestudyoflateralloadbearing,theminimumenergyabsorption,verticalloadbearingandlongitudinalloadbearingability.AccordingtoISO3449:2005andonthebasisoftraditionalresearchmethod,thispaperproposesanotherresearchmethod,bythismethoddisplaydynamicanalysissoftwareANSYS/LS-DYNAisappliedtosimulatingFOPSbeingimpactedbythefallingobject.ThefiniteelementmodelforFOPSperformancestudyisbuiltinANSYS/LS-DYNA,andtheoreticalanalysisdataisobtained.AccordingtotherelationshipbetweenROPS&FOPSandDLVandLSGP,thispapercarriesonscientificevaluationofeachpe