【摘要】：拖拉機駕駛室是拖拉機的一個至關(guān)重要的部位,負(fù)責(zé)保護(hù)駕駛員的安全。為了增加拖拉機的安全系數(shù),使駕駛員在拖拉機翻車事故中的受傷幾率最低,需要對駕駛室進(jìn)行安全性分析。本文以某型號拖拉機駕駛室為研究對象,利用HyperMesh建立拖拉機駕駛室的有限元模型,計算得到駕駛室結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變分布及薄弱位置,進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使之滿足OECD試驗要求。具體研究內(nèi)容如下:首先,介紹了有限元的基本原理和有限元分析的主要步驟,探究了有限元建模時常用的理論。利用有限元建模軟件HyperMesh,建立了以殼單元為主實體單元為輔的駕駛室有限元模型。其次,按照OECD實行的《標(biāo)準(zhǔn)拖拉機防護(hù)裝置強度試驗方法(靜載試驗)》的規(guī)定,對拖拉機駕駛室進(jìn)行強度分析,實施后推、前推、側(cè)推的縱向加載試驗和后壓、前壓的壓垮試驗,得到應(yīng)力應(yīng)變分布,后壓、前壓仿真載荷分別達(dá)到85614N和103760N時,駕駛室均被壓垮,側(cè)推仿真能量達(dá)到9380J時,駕駛室框架發(fā)生斷裂,說明駕駛室存在薄弱位置,不滿足OECD試驗要求。然后,對駕駛室結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,增加2根豎梁、6塊加強筋、6塊加強板,框架和豎梁由3mm加厚至4mm。最后,進(jìn)行安全性分析,結(jié)果顯示駕駛室沒有被壓垮,整體框架、前后連接部件及螺栓塑性應(yīng)變值均不大,沒有發(fā)生斷裂,駕駛室也沒有侵入到駕駛員容身區(qū)域,說明駕駛室滿足OECD試驗要求。則該型號拖拉機駕駛室既能夠滿足企業(yè)拓展國外市場業(yè)務(wù)的需求,又可以為生產(chǎn)企業(yè)減少設(shè)計缺陷導(dǎo)致的損失,降低研發(fā)費用,提高生產(chǎn)效率,增強市場競爭力。
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S219.032.9
【圖文】：

圖 2.1 有限元分析法的基本流程圖 常用建模理論有限元分析的過程包括模型的建立與求解計算，分析結(jié)果準(zhǔn)確與否很大程度決于建模過程，尤其是模型的簡化和單元類型的選擇。下面對建模時有關(guān)的基論進(jìn)行分析探究，如殼單元、實體單元以及剛性單元、節(jié)點耦合。.1 實體單元理論駕駛室建模主要采用梁單元和殼單元，但因為駕駛室各種梁、柱、接頭處或底板連接處的幾何形狀尺寸不能夠滿足殼單元理論與梁單元理論的要求，所以進(jìn)行力學(xué)性能仿真建模，就要采用實體單元理論。對實體單元來說，如果把沿著 x、y、z 三個方向的位移分別用 u、v、w 來表示么位移函數(shù)表達(dá)式可以是寫成u=u(x，y，z)，v=v(x，y，z)，w=w(x，y，z) 2-（得到線應(yīng)變、 、 及剪應(yīng)變γ =γ 、γ =γ 、γ =γ同位移的幾何關(guān)系

第二章 駕駛室建模沒有重疊，如果存在重疊的網(wǎng)格，要將多余的刪掉，只留下一層網(wǎng)格殼單元的長寬比、翹曲值、扭曲值、雅克比是否滿足要求。格檢查的實質(zhì)就是對單元的形狀、大小、扭曲程度等進(jìn)行控制[25]。對的二維單元，主要考慮的還是單元長度、形狀比率、翹曲角等項目。量問題的網(wǎng)格單元進(jìn)行處理，一般有重新確定節(jié)點位置和改變單元形通過優(yōu)化最終使其滿足要求。模型的建立駕駛室的框架、擋泥板和地板等結(jié)構(gòu)采用殼單元網(wǎng)格劃分，連接螺栓、接等結(jié)構(gòu)采用實體單元網(wǎng)格劃分，單元大小為 10mm。并按照《試驗，建立容身區(qū)、剛性加載板。完成后的有限元模型單元總數(shù)為：2113數(shù)為：195953 個。限元模型如圖 2.2 所示。

.1 仿真過程與計算結(jié)果按照《試驗方法》的規(guī)定，要對拖拉機駕駛室進(jìn)行后推、前推、側(cè)推的縱向試驗和后壓、前壓的壓垮試驗。對已經(jīng)建立完成的有限元模型建立接觸對和加式，導(dǎo)入 LS-DYNA 對以上全部五項試驗過程進(jìn)行仿真模擬。1.1 拖拉機整機質(zhì)量及試驗?zāi)芰亢蛪毫σ笸侠瓩C整機質(zhì)量和 OECD 試驗?zāi)芰考皦毫σ笕绫?3.1 所示。表 3.1 拖拉機整機質(zhì)量和 OECD 試驗?zāi)芰考皦毫σ笸侠瓩C整機質(zhì)量（kg）后推能量要求(J)后壓壓力要求(N)側(cè)推能量要求(J)前壓壓力要求(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 后推試驗

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本文編號：2768569