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非公路車輛翻車保護(hù)技術(shù)及應(yīng)用

非公路車輛翻車保護(hù)技術(shù)及應(yīng)用

    非公路車輛行駛地面復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣，翻車事故難以避免。為了保障司機(jī)的生命安全，歐盟和美國要求進(jìn)入市場的非公路車輛必須配備性能合格的翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)。在此背景下，吉林大學(xué)和徐工集團(tuán)工程機(jī)械有限公司通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合自主創(chuàng)新，提出了基于能量吸收控制的翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和基于人體損傷的司機(jī)保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)虛擬試驗(yàn)與設(shè)計(jì)方法，開發(fā)了非公路車輛翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)檢測平臺(tái)和安全性數(shù)字化試驗(yàn)平臺(tái)。本項(xiàng)目主要技術(shù)創(chuàng)新如下：

    1.提出了基于能量吸收控制的翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。通過在翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件上設(shè)置塑性鉸，并對(duì)塑性鉸出現(xiàn)位置與時(shí)間進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)利用塑性鉸的延性充分進(jìn)行能量吸收，避免ROPS的脆性破壞。提出了基于Kriging模型和遺傳算法的ROPS全局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，解決了翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向能量吸收設(shè)計(jì)與側(cè)向承載能力設(shè)計(jì)不匹配的問題。

    2.提出了基于人體損傷的司機(jī)保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)虛擬試驗(yàn)與設(shè)計(jì)方法。以司機(jī)—車輛—環(huán)境構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，以人體損傷程度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)用大變形非線性有限元法和多體動(dòng)力學(xué)方法，進(jìn)行非公路車輛翻車事故虛擬試驗(yàn)，對(duì)人體關(guān)鍵部位在車輛傾翻過程中受到的傷害值進(jìn)行預(yù)測，建立了以減少人體損傷為目標(biāo)的非公路車輛翻車保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

    3.開發(fā)了非公路車輛翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)檢測平臺(tái)和安全性數(shù)字化試驗(yàn)平臺(tái)。設(shè)計(jì)了國內(nèi)首臺(tái)符合國際標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)要求的非公路車輛防翻車性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)。同時(shí)，開發(fā)了非公路車輛安全性數(shù)字化試驗(yàn)平臺(tái)，利用其研究車體參數(shù)、座椅、安全帶、地面參數(shù)以及翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)吸能和承載方式與人體響應(yīng)的關(guān)系等。

    以上技術(shù)成果被國內(nèi)數(shù)十家工程機(jī)械骨干企業(yè)應(yīng)用于挖掘機(jī)、裝載機(jī)、壓路機(jī)和推土機(jī)等非公路車輛翻車保護(hù)結(jié)構(gòu)的開發(fā)中，使產(chǎn)品進(jìn)入國際市場。近三年累計(jì)銷售產(chǎn)品7.79億元，實(shí)現(xiàn)利稅4690萬元。

    該課題授權(quán)相關(guān)專利17項(xiàng)，其中發(fā)明專利9項(xiàng)；獲得軟件著作權(quán)2項(xiàng)，出版專著2部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文41篇，其中SCI檢索7篇，EI檢索16篇，被同行廣泛引用，在非公路車輛傾翻安全技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

    獲獎(jiǎng)等級(jí)：三等獎(jiǎng)

    完成單位：吉林大學(xué)，徐工集團(tuán)工程機(jī)械有限公司