双柱坐骑式割草机滚翻保护结构仿真及试验研究

发布时间：2020-10-30 18:28

　　 拥有噪声小、操作简便、工作效率高等优点的坐骑式割草机逐渐成为城市建设不可或缺的绿化设备。但由于坐骑式割草机的工作环境比较复杂,经常在低洼、斜坡等环境进行作业,加之工作人员的操作水平参差不齐,使得坐骑式割草机的滚翻事故时有发生。为了保护驾驶员的生命财产安全,最有效的方法是在坐骑式割草机上安装滚翻保护结构(Roll-over Protective Structures),简称为ROPS。本文将以双柱坐骑式割草机ROPS为研究对象,对其在仿真及试验中的安全性能展开深入研究。本文介绍了双柱坐骑式割草机ROPS安全试验行业标准的发展过程,并对现行标准LY/T 2728-2016中的主要部分进行了探究,解读了标准中关于挠曲极限量(Deformation Limiting Volume,简称DLV)、加载顺序、加载位置、结果认定准则等方面的细节。分析标准中安全试验的试验程序,设计出了适合本文研究所进行的ROPS安全试验的载荷分配器。对有限元法的基本理论和弹塑性有限元分析过程进行了概述。根据二维图纸绘制了双柱坐骑式割草机ROPS的三维模型。使用HyperMesh软件对ROPS三维模型进行必要简化,根据有限元仿真模型建立的基本准则,进行网格划分和材料赋值,同时按照实际试验中ROPS的受力情况对仿真模型进行载荷分配。将创建的仿真模型导入到ANSYS软件中,对仿真模型进行非线性有限元的计算,绘制仿真模型加载的载荷-位移曲线。对非线性有限元计算结果进行探究,综合分析ROPS仿真模型的纵向加载、侧向加载以及垂直加载的应力和位移,对结构应力集中,局部的塑性变形问题进行深入分析。根据标准搭建ROPS安全试验台,并对试验所使用的测试设备和仪器进行合理安装。采用LY/T 2728-2016中的试验方法,按照纵向加载、侧向加载、垂直加载的次序对ROPS进行安全试验,采集试验数据,绘制ROPS加载试验的载荷-位移曲线,试验过程中DLV未被侵入或脱离ROPS保护,且试验过程中的加载力均未出现下降趋势,因此无需进行吸能性过载试验。对比双柱坐骑式割草机ROPS仿真模型非线性有限元仿真和安全试验的结果,两者变形大小及变形位置较为相近且载荷-位移曲线趋势大致相同,综合论证了仿真模型的有效性,证明了本文的仿真分析方法可行,可以用于其他类似结构的研究。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S224.1
【部分图文】：

图1.1双柱

吉林大学硕士学位论文2来，坐骑式割草机属于非路面车辆，其作业环境较为复杂，常常应用于斜坡、洼地等复杂的工作环境，加上作业时整车稳定性下降等因素，致使翻车事故的出现也较为频繁。由于割草机的驾驶舱完全暴露在外环境中，一旦出现倾翻事故，经常会形成严重的人身伤害[3,4]。安全事故是难以避免的，为了减少因事故而引起的生命财产损失，对驾驶员进行被动保护以尽可能地保障生命安全，在坐骑式割草机的驾驶员工作位置加装滚翻保护结构（Roll-overProtectiveStructures），简称为ROPS[5-7]。图1.2典型的坐骑式割草机滚翻事故双柱坐骑式割草机隶属于林业机械，国内对于坐骑式割草机滚翻保护结构的安全试验一直没有统一性的行业标准，2016年末我国等同采用国际标准ISO21299（2009），制定了针对坐骑式割草机滚翻保护结构安全试验的新标准《坐骑式草地养护设备滚翻保护结构（ROPS）试验程序和认定准则》（LY/T2728-2016）。近年来，随着我国城市现代化建设不断推进，逐步进行的城市绿化建设增加了对割草机的需求，我国的坐骑式割草机相关产业也得到了一定的发展[8,9]。国内外市场对坐骑式割草机滚翻保护结构安全性能的要求越来越高，配备性能合格的滚翻保护结构是坐骑式割草机进入国际市场的必备条件之一，对坐骑式割草机滚翻保护结构开展安全性的研究工作是大势所趋。[10-12]。本文针对双柱坐骑式割草机滚翻保护结构，以力学有限元法为仿真的理论基础，并严格按照LY/T2728-2016标准进行安全试验，进而对双柱坐骑式割草机滚翻保护结构开展有限元仿真分析和试验研究，同时为以后坐骑式割草机滚翻保护结构相关安全

吉林大学硕士学位论文10容身空间从而造成伤害，为了模拟驾驶员在工作中的容身空间位置，提出了挠曲极限量（DLV）的概念，DLV位置是否被侵入是坐骑式割草机滚翻保护结构安全试验结果评定的第一准则。a）DLV在垂直和最后端位置的侧视图b）DLV在垂直和最前端位置的侧视图c）DLV在最左侧位置时的前视图d）DLV在最右侧位置时的前视图图2.1挠曲极限量（DLV）尺寸
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本文编号：2862842