农用拖拉机驾驶室安全性试验的计算机仿真

详细内容

为确保拖拉机防护装置在拖拉机翻车时起到保护驾驶员的作用,世界经合组织(OECD)要求对拖拉机防护装置必须进行强制性检验,为此,制定了《OECD农业和林业拖拉机官方试验标准规则》,其中规则4———《标准拖拉机防护装置强度试验方法(静载试验)》详细规定了拖拉机防护装置静载试验试验设备、试验条件和试验方法,要对拖拉机防护装置进行后推、侧推、前推的纵向加载试验和后压、压的压垮试验,要求在额定的吸收能量范围内(对纵向加载)和额定的压力载荷范围内(对压垮试验),拖拉机防护装置不能侵入到保护驾驶员安全的容身区范围内,以确保驾驶员的安全.拖拉机驾驶室作为一种防护装置,强度必须满足《标准拖拉机防护装置强度试验方法(静载试验)》的要求.由于拖拉机驾驶室一般都是由冲压的薄板构成,其冲压模具的设计、制造投入经费巨大,若一旦不能通过OECD强度试验,重新设计、制造模具,将给企业带来巨大的经济损失且延长新产品的开发时间.为解决这一问题,在模具设计阶段采用算机仿真的方法,对拖拉机驾驶室的数字模型进行有限元仿真,模拟OECD的强度试验.通过仿真,发现设计中存在的问题,对数字模型进行改进,重新进行仿真,直至满足OECD强度试验的要求.这样可以在产品的设计阶段解决拖拉机驾驶室可能存在的强度方面的设计隐患,提高产品质量,减少由于设计缺陷带来的经济损失,对于生产企业具有重大的意义.文献[1]在对拖拉机驾驶室做了简化后建立了驾驶室的梁、板组合有限元模型,约束了驾驶室与拖拉机连结点的所有自由度,对某拖拉机驾驶室进行了安全强度的计算.本文采用计算机仿真方法,建立拖拉机驾驶室的完整模型,真实、全面地模拟对拖拉机驾驶室进行ECD强度试验的全过程,具有以下几个特点:

1)针对拖拉机驾驶室是由复杂曲面形状的薄板构件构成的特点,全部采用板壳单元建立驾驶室的完整模型,并且由于与驾驶室连接的拖拉机挡泥瓦、驾驶室地板等结构在试验中也会发生变形、吸收能量,因而在计算模型中也包含了这些结构;
2)真实模拟OECD强度试验中对拖拉机驾驶室的约束情况;
3)通过建立刚性目标面与柔性约束面,并且令刚性目标面运动,真实地模拟OECD强度试验中刚性梁对拖拉机驾驶室的加载情况;
4)针对OECD强度试验过程中拖拉机驾驶室发生的大变形、弹塑性特点,综合考虑了材料非线性、几何非线性和状态非线性.