【摘要】：拖拉機(jī)駕駛室是拖拉機(jī)的一個(gè)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(jī)的安全系數(shù),使駕駛員在拖拉機(jī)翻車(chē)事故中的受傷幾率最低,需要對(duì)駕駛室進(jìn)行安全性分析。本文以某型號(hào)拖拉機(jī)駕駛室為研究對(duì)象,利用HyperMesh建立拖拉機(jī)駕駛室的有限元模型,計(jì)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(mǎn)足OECD試驗(yàn)要求。具體研究?jī)?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(shí)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(shí)體單元為輔的駕駛室有限元模型。其次,按照OECD實(shí)行的《標(biāo)準(zhǔn)拖拉機(jī)防護(hù)裝置強(qiáng)度試驗(yàn)方法(靜載試驗(yàn))》的規(guī)定,對(duì)拖拉機(jī)駕駛室進(jìn)行強(qiáng)度分析,實(shí)施后推、前推、側(cè)推的縱向加載試驗(yàn)和后壓、前壓的壓垮試驗(yàn),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(shí),駕駛室均被壓垮,側(cè)推仿真能量達(dá)到9380J時(shí),駕駛室框架發(fā)生斷裂,說(shuō)明駕駛室存在薄弱位置,不滿(mǎn)足OECD試驗(yàn)要求。然后,對(duì)駕駛室結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,增加2根豎梁、6塊加強(qiáng)筋、6塊加強(qiáng)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(méi)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(méi)有發(fā)生斷裂,駕駛室也沒(méi)有侵入到駕駛員容身區(qū)域,說(shuō)明駕駛室滿(mǎn)足OECD試驗(yàn)要求。則該型號(hào)拖拉機(jī)駕駛室既能夠滿(mǎn)足企業(yè)拓展國(guó)外市場(chǎng)業(yè)務(wù)的需求,又可以為生產(chǎn)企業(yè)減少設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的損失,降低研發(fā)費(fèi)用,提高生產(chǎn)效率,增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：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(guò)程包括模型的建立與求解計(jì)算，分析結(jié)果準(zhǔn)確與否很大程度決于建模過(guò)程，尤其是模型的簡(jiǎn)化和單元類(lèi)型的選擇。下面對(duì)建模時(shí)有關(guān)的基論進(jìn)行分析探究，如殼單元、實(shí)體單元以及剛性單元、節(jié)點(diǎn)耦合。.1 實(shí)體單元理論駕駛室建模主要采用梁?jiǎn)卧蜌卧驗(yàn)轳{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(mǎn)足殼單元理論與梁?jiǎn)卧碚摰囊螅赃M(jìn)行力學(xué)性能仿真建模，就要采用實(shí)體單元理論。對(duì)實(shí)體單元來(lái)說(shuō)，如果把沿著 x、y、z 三個(gè)方向的位移分別用 u、v、w 來(lái)表示么位移函數(shù)表達(dá)式可以是寫(xiě)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?chǔ)?=γ 、γ =γ 、γ =γ同位移的幾何關(guān)系

第二章 駕駛室建模沒(méi)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(zhǎng)寬比、翹曲值、扭曲值、雅克比是否滿(mǎn)足要求。格檢查的實(shí)質(zhì)就是對(duì)單元的形狀、大小、扭曲程度等進(jìn)行控制[25]。對(duì)的二維單元，主要考慮的還是單元長(zhǎng)度、形狀比率、翹曲角等項(xiàng)目。量問(wèn)題的網(wǎng)格單元進(jìn)行處理，一般有重新確定節(jié)點(diǎn)位置和改變單元形通過(guò)優(yōu)化最終使其滿(mǎn)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(shí)體單元網(wǎng)格劃分，單元大小為 10mm。并按照《試驗(yàn)，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(gè)。限元模型如圖 2.2 所示。

.1 仿真過(guò)程與計(jì)算結(jié)果按照《試驗(yàn)方法》的規(guī)定，要對(duì)拖拉機(jī)駕駛室進(jìn)行后推、前推、側(cè)推的縱向試驗(yàn)和后壓、前壓的壓垮試驗(yàn)。對(duì)已經(jīng)建立完成的有限元模型建立接觸對(duì)和加式，導(dǎo)入 LS-DYNA 對(duì)以上全部五項(xiàng)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行仿真模擬。1.1 拖拉機(jī)整機(jī)質(zhì)量及試驗(yàn)?zāi)芰亢蛪毫σ笸侠瓩C(jī)整機(jī)質(zhì)量和 OECD 試驗(yàn)?zāi)芰考皦毫σ笕绫?3.1 所示。表 3.1 拖拉機(jī)整機(jī)質(zhì)量和 OECD 試驗(yàn)?zāi)芰考皦毫σ笸侠瓩C(jī)整機(jī)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(yàn)

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本文編號(hào)：2768569