工程車輛駕駛室落物保護結構優化與試驗研究

劉 濤，陳靖芯，張俊訓，鄭再象，戚雪東

(1.揚州大學機械工程學院，江蘇 揚州 225127)(2.江蘇奔宇車身制造有限公司，江蘇揚州 225212)

落物保護結構(falling－object protective structure，FOPS)是在工程車輛上安裝的一組結構件，當有物體墜落時，對駕駛員提供適當保護。工程車輛在地下、建筑工地、礦山等場合作業時，巖石、磚塊、混凝土塊等物墜落和崩濺事故時有發生［1］，因而安裝合格的落物保護結構可以極大提高工程車輛的安全性能，降低事故發生率，對保護國家財產和駕駛員的生命安全有重要意義［2］。

1 落物保護結構幾何模型的建立及網格劃分

根據相關參數建立工程車輛駕駛室落物保護結構幾何模型，對模型進行簡化時去除對計算結果沒有重大影響的結構部分，只留下承載結構件［3］，簡化后的駕駛室落物保護結構幾何模型如圖1所示。對落錘、載荷錘、前保護結構的橫筋桿、支座及駕駛室底架采用實體單元劃分，點焊用spot－weld單元模擬，其他構件均采用殼單元模擬。本文所研究的駕駛室左右前立柱、后圍上矩形管、左右后立柱、車門立柱等構件的材質為Q345B，其他構件的材質為Q235B，將底架、載荷錘、落錘定義為剛體。為了使模擬結果更加可信，首先對相關材料進行了拉伸試驗(如圖2所示)，得到了材料的工程應力－應變曲線，通過相應公式轉換，得到材料的真實應力－應變曲線。

圖1 簡化后的駕駛室落物保護結構幾何模型

圖2 材料拉伸試驗

2 落物保護結構性能要求

本文所研究的工程車整車質量為17t，按照GB/T 19932－2005標準的要求，頂保護結構的沖擊承載性能為:至少能承受標準落錘產生的11.6 kJ的沖擊能量且未被擊穿?！?br>