某型拖拉机驾驶室安全性分析

发布时间：2020-07-24 08:20

【摘要】：拖拉机驾驶室是拖拉机的一个至关重要的部位,负责保护驾驶员的安全。为了增加拖拉机的安全系数,使驾驶员在拖拉机翻车事故中的受伤几率最低,需要对驾驶室进行安全性分析。本文以某型号拖拉机驾驶室为研究对象,利用HyperMesh建立拖拉机驾驶室的有限元模型,计算得到驾驶室结构的应力应变分布及薄弱位置,进行结构优化,使之满足OECD试验要求。具体研究内容如下:首先,介绍了有限元的基本原理和有限元分析的主要步骤,探究了有限元建模时常用的理论。利用有限元建模软件HyperMesh,建立了以壳单元为主实体单元为辅的驾驶室有限元模型。其次,按照OECD实行的《标准拖拉机防护装置强度试验方法(静载试验)》的规定,对拖拉机驾驶室进行强度分析,实施后推、前推、侧推的纵向加载试验和后压、前压的压垮试验,得到应力应变分布,后压、前压仿真载荷分别达到85614N和103760N时,驾驶室均被压垮,侧推仿真能量达到9380J时,驾驶室框架发生断裂,说明驾驶室存在薄弱位置,不满足OECD试验要求。然后,对驾驶室结构进行优化,增加2根竖梁、6块加强筋、6块加强板,框架和竖梁由3mm加厚至4mm。最后,进行安全性分析,结果显示驾驶室没有被压垮,整体框架、前后连接部件及螺栓塑性应变值均不大,没有发生断裂,驾驶室也没有侵入到驾驶员容身区域,说明驾驶室满足OECD试验要求。则该型号拖拉机驾驶室既能够满足企业拓展国外市场业务的需求,又可以为生产企业减少设计缺陷导致的损失,降低研发费用,提高生产效率,增强市场竞争力。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S219.032.9
【图文】：

几何形状,有限元分析法,基本流程图

图 2.1 有限元分析法的基本流程图常用建模理论有限元分析的过程包括模型的建立与求解计算，分析结果准确与否很大程度决于建模过程，尤其是模型的简化和单元类型的选择。下面对建模时有关的基论进行分析探究，如壳单元、实体单元以及刚性单元、节点耦合。.1 实体单元理论驾驶室建模主要采用梁单元和壳单元，但因为驾驶室各种梁、柱、接头处或底板连接处的几何形状尺寸不能够满足壳单元理论与梁单元理论的要求，所以进行力学性能仿真建模，就要采用实体单元理论。对实体单元来说，如果把沿着 x、y、z 三个方向的位移分别用 u、v、w 来表示么位移函数表达式可以是写成u=u(x，y，z)，v=v(x，y，z)，w=w(x，y，z) 2-（得到线应变、、及剪应变γ =γ 、γ =γ 、γ =γ同位移的几何关系

驾驶室,有限元模型

第二章驾驶室建模没有重叠，如果存在重叠的网格，要将多余的删掉，只留下一层网格壳单元的长宽比、翘曲值、扭曲值、雅克比是否满足要求。格检查的实质就是对单元的形状、大小、扭曲程度等进行控制[25]。对的二维单元，主要考虑的还是单元长度、形状比率、翘曲角等项目。量问题的网格单元进行处理，一般有重新确定节点位置和改变单元形通过优化最终使其满足要求。模型的建立驾驶室的框架、挡泥板和地板等结构采用壳单元网格划分，连接螺栓、接等结构采用实体单元网格划分，单元大小为 10mm。并按照《试验，建立容身区、刚性加载板。完成后的有限元模型单元总数为：2113数为：195953 个。限元模型如图 2.2 所示。

曲线,驾驶室,吸收能量,整机

.1 仿真过程与计算结果按照《试验方法》的规定，要对拖拉机驾驶室进行后推、前推、侧推的纵向试验和后压、前压的压垮试验。对已经建立完成的有限元模型建立接触对和加式，导入 LS-DYNA 对以上全部五项试验过程进行仿真模拟。1.1 拖拉机整机质量及试验能量和压力要求拖拉机整机质量和 OECD 试验能量及压力要求如表 3.1 所示。表 3.1 拖拉机整机质量和 OECD 试验能量及压力要求拖拉机整机质量（kg）后推能量要求(J)后压压力要求(N)侧推能量要求(J)前压压力要求(N)前推能量要求(J)M EIL1=1.4M F1=20M EIS=1.75M F2=20M EIL2=0.35M5360 7504 107200 9380 107200 18761.2 后推试验

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