SGA3550矿用自卸车驾驶室的结构动态分析

摘要

矿用自卸车驾驶室的工作条件危险，环境恶劣，这些对驾驶室的结构提出较高的要求。一方面，如果在工作的时候遇到落物的危险情况就会对司机造成伤害。矿用自卸车驾驶室中都装有落物保护结构，来保障司机的生命安全，最大限度地降低事故造成的财产损失。为了检验落物保护结构的安全性能，需要对驾驶室的结构进行落物冲击的试验，使驾驶室能够保护驾驶员的安全。另一方面，矿用自卸车经常行驶在恶劣的工况中，颠簸的路面带来的随机振动冲击，会对驾驶室的结构造成疲劳破坏，给实际工程带来很大的损失。为了减小疲劳带来的损失，需要对驾驶室进行随机振动疲劳分析，以保证结构满足疲劳强度的要求。 国际上要求对工程机械驾驶室进行落物冲击试验，但由于试验条件的限制，本文仅对驾驶室的落物保护结构进行了仿真研究，并在ANSYS软件中做了驾驶室结构落物冲击的仿真分析。对落物冲击仿真为瞬态动力学分析，属于非线性大变形结构动力学问题。根据国际标准ISO3449：2005的要求，经过ANSYS的仿真运算，计算出落物保护结构的最大变形。最大变形没有侵入DLV空间(驾驶者生存的安全空间)，也没有造成结构损坏，符合ISO3449：2005国际标准的要求。 根据驾驶室受到的随机振动冲击情况，在ANSYS中对驾驶室结构进行了随机振动仿真分析。对驾驶室的随机振动仿真分析取四个主要工况进行研究，即空载30km/h、空载40km/h、重载20km/h和重载30km/h。通过对驾驶室结构的ANSYS动力学仿真分析发现，结构最大应力产生在空载40km/h的工况下，位置发生在上顶板与上斜梁的连接处。随后Steinberg提出的三区间法对驾驶室结构进行了疲劳强度计算，得出驾驶室结构的累积疲劳损伤度远远小于1，说明驾驶室结构满足疲劳强度要求。 以上的研究结果为矿用自卸车驾驶室结构的结构动态分析提供了分析依据，并为改进驾驶室的结构性能提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

引言

1概述

1.1课题提出的背景和意义

1.2翻车和落物保护结构的国内外研究现状

1.2.1翻车和落物保护结构

1.2.2翻车和落物保护结构安全标准

1.3随机振动及疲劳失效

1.3.1关于随机掁远研究

1.3.2关于疲劳研究

1.4本论文研究的内容

2有限元理论及软件

2.1有限元单元法

2.2ANSYS软件

2.2.1ANSYS软件在工程机械领域的应用

2.2.2ANSYS在结构动力分析中的应用

3驾驶室几何模型的建立

3.1三维模型的建立

3.2Pro/E与ANSYS之间的模型转换

3.3网格划分和边界条件的处理

3.3.1单元选择

3.3.2网格划分和边界条件的处理

3.4本章小结

4驾驶室的瞬态动力学分析

4.1落物保护结构试验国际标准ISO3449：2005

4.2关于落锤冲击的描述

4.3受落锤冲击时冲击力的确定

4.4瞬态动力学分析结果

4.4.1结果评判理论依据

4.4.2落物落在位置一处的结构受力分析

4.4.3落锤落在位置二处的结构受力分析

4.5本章小结

5驾驶室的随机振动谱分析

5.1有关功率普密度的随机振动理论

5.2载荷谱的确定

5.3驾驶室的模态分析

5.3.1前8阶模态分析结果

5.3.2前8阶模态振型图

5.4ANSYS随机振动谱分析计算结果

5.4.1四种工况下的计算结果

5.4.2四种工况结果的对比分析

5.5驾驶室的随机疲劳计算

5.5.1疲劳计算所用理论

5.5.2驾驶室疲劳计算

5.6本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢