冲击载荷下翻车保护结构塑性动力学有限元仿真

摘要

塑性动力学作为固体力学的一个分支学科,其主要研究各种非弹性(主要是弹塑性)物体或结构在短时强载荷作用下运动、变形及破坏的规律。实际的工程材料大多数都是弹塑性的,它们的弹性工作阶段有限。当外载荷超过这个阶段时,受力物体必然要有部分或全部进入塑性变形状态。因此研究结构的塑性动力学问题就日益为工程实际所必需。
　　 为了进一步研究结构受冲击载荷作用下的塑性动力学行为,解决工程实际中结构的动力响应问题,本文基于塑性动力学问题的基本理论,应用有限元仿真方法,对冲击载荷作用下框架结构的非线性动力响应问题进行了初步的研究。以一门式框架结构为研究对象,利用有限元软件ABAQUS/Explicit通过不断修正控制参数、完善仿真方法,以及与文献中试验结果的比较,提出了框架结构在冲击载荷作用下塑性动力学有限元仿真的分析方法。
　　 为了能在翻车保护结构(Roll-OverProtectiveStructure,简称ROPS)设计阶段充分考察其安全性能,使之顺利通过相关法规的检测。采用本文提出的冲击载荷作用下塑性动力学有限元仿真分析方法,根据OECD标准Code-3中关于ROPS强度试验的要求,以DF-90型拖拉机驾驶室式ROPS为研究对象,通过合理的模型简化,对动态试验过程进行了仿真。结果显示ROPS的部分区域已经发生塑性变形,但没有侵入安全容身区,满足验收条件;各部分的应力分布也很好地反映了实际事故中拖拉机受到冲击载荷作用的受力状况,可以作为结构改进的依据。工程实际算例结果从另一侧面验证了本文提出的冲击载荷下翻车保护结构塑性动力学问题所建立的有限元模型和仿真方法的合理性和可行性,并能有效地模拟撞击试验的动态过程,为类似结构的动态仿真分析提供了一定的参考。