ANSYS零转弯半径割草机翻滚保护装置设计(2)

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3.1 割草机的基本尺寸和参数 9

3.2 建模前准备工作 .. 10

3.2.1 有限元法基本思想 ... 10

3.2.2 有限元方法分析步骤 ... 12

3.2.3 对有限元计算模型的要求 ... 13

3.3 几何模型的参数化建模 .. 13

3.3.1 模型的简化 ... 13

3.3.2 参数化建模 ... 14

3.3.3 整车装配 ... 17

第四章翻滚保护装置的非线性有限元分析 .. 19

4.1 非线性有限元基本方程 .. 19

4.2 有限元分析软件的特点 .. 21

4.3 翻滚保护装置的材料特性 .. 21

4.4 模型导入ANSYS 有限元软件 ... 22

4.5 翻滚保护装置的加载要求 .. 23

4.5.1 容身空间的确定 ... 23

4.5.2 载荷的加载要求 ... 24

4.6 对ROPS 有限元强度校核 .. 25

4.6.1 有限元分析前处理 ... 25

4.6.2 约束与载荷的施加 ... 27

4.6.3 后处理与结果分析 ... 27

4.6.4 改进后的 ROPS 28

第五章割草机整车的有限元分析 .. 29

5.1 整车模型的导入 .. 29

5.2 网格划分 .. 29

5.3 设置材料参数及约束 .. 30

5.4 施加垂直载荷 .. 30

5.5 施加侧向载荷 .. 31

5.6 结果分析 .. 32

结论 ... 35

致谢 ... 36

参考文献 . 37

第一章绪论 1.1 选题背景与意义由于坐骑式割草机的工作环境复杂，行驶路况恶劣，导致翻车事故经常发生，严重威胁着司机的生命安全，并且由于车辆本身的质量较大，翻车事故造成的致命伤害率极高。例如，美国有关部门的各种车辆事故统计数据分析表明，翻车事故占到总事故的 56.7%。为了在翻车事故中能够保障司机的生命安全，当前最有效的方法是在割草机上安装翻滚保护装置（Roll-over protective structure，简称 ROPS）。翻滚保护装置的设计不同于于一般的结构设计。传统的设计方法多为经验设计，往往需要多次的设计－试验－修改－再试验的不断循环过程才能达到规定的要求，周期很长，若试验后发现 ROPS 不合格，就要重新设计并重新试验直到合格为止，这样将浪费大量的人力和物力。
本文利用ANSYS有限元分析软件对KubotaZD28型零转弯半径割草机的ROPS进行模拟研研究，在不浪费大量资源和进行重复试验的情况下能准确模拟割草机的连续翻滚时碰撞受力情况，与试验所得数据进行比对，从而验证有限元分析的可行性，可对割草机设计的安全性可靠性提供依据。对于翻滚保护装置的研究， CATERPILLAR、KOMATSU 等国外大型公司和相关研究机构很早就引起了重视，他们的研究取得了较大成果，产品也比较先进。但他们的技术保密性很强，拒绝转让理论研究成果。我们国家在“八五”、“九五”期间花费大量资金支持国内一些重点企业引进国外的先进产品时，引进的只是样车与图纸，而不是先进的设计理论和科学的设计方法。所以，国内大多数企业生产的 ROPS 不是结构庞大、刚度强度过剩、能量吸收能力差，就是存在各种设计缺陷，导致 ROPS 无法达到相关国际标准规定的最低性能要求[1]。目前，我国年产坐骑式割草机数十万台，若能掌握 ROPS 的合理设计方法，制造出具有自主知识产权并且性能满足国际标准要求的 ROPS 产品，经济效益是相当可观的，尤其是出口机型。同时，也可以大幅度提高对司机生命安全的保障水平。因此，随着人们对车辆作业安全性能要求的不断提高，开展车辆翻滚保护装置的设计方法和模拟测试研究，不仅具有极强的工程应用价值，也对后期的设计改进及节约成本具有重要意义。