[00142785]非公路车辆翻车保护及主动防翻车技术

非公路车辆行驶地面复杂、工作环境恶劣,翻车事故难以避免。为了保障翻车后司机的生命安全,欧盟和美国强制要求进入市场的非公路车辆必须配备性能合格的翻车保护结构。由于当时我国在翻车保护结构设计方面的基础理论和核心技术存在很多不足,生产的翻车保护结构难以达到国际标准所规定的性能要求,安全性成为制约国产非公路车辆进入欧美市场的技术壁垒。在此背景下,项目组提出了基于能量吸收控制的翻车保护结构设计方法,突破了ROPS结构强度、刚度和能量要求相互制约的技术难题,开发了非公路车辆安全性数字化试验平台,同时将翻车安全技术由被动保护发展到主动防倾翻保护,引领了非公路车辆安全技术的发展。本项目主要技术创新如下： 1.提出了基于能量吸收控制的翻车保护结构设计方法。通过在翻车保护结构的构件上设置塑性铰,并对塑性铰出现位置与时间进行控制,实现利用塑性铰的延性充分进行能量吸收,避免ROPS的脆性破坏。提出了基于Kriging模型和遗传算法的ROPS全局优化设计方法,解决了翻车保护结构侧向能量吸收设计与侧向承载能力设计不匹配的问题。 2.提出了基于人体损伤的司机保护系统动态虚拟试验与设计方法。以司机-车辆-环境构成的系统为研究对象,以人体损伤程度为评价指标,应用大变形非线性有限单元法和多体动力学方法,开发了非公路车辆翻车事故模拟的仿真平台,进行非公路车辆翻车事故虚拟试验,对人体关键部位在车辆倾翻过程中受到的伤害值进行预测,建立了以减少人体损伤为目标的非公路车辆翻车保护系统设计方法。 3.提出了非公路车辆主动防倾翻控制方法。建立了铰接转向车辆非线性动力学模型,通过主动制动、主动转向和摆动桥调整联合作用,提高了铰接转向车辆的防侧倾能力。 基于能量吸收控制的翻车保护结构设计方法、以减少人体损伤为目标的非公路车辆翻车保护系统设计方法和非公路车辆数字化设计平台被国内数十家工程机械骨干企业应用于挖掘机、装载机、压路机、推土机和矿用自卸车等非公路车辆翻车保护结构的开发中,使产品进入国际市场。 该课题获得非公路车辆翻车保护相关专利17项,其中发明专利9项;获得软件著作权2项,出版专著2部,发表学术论文41篇,其中SCI检索9篇,EI检索16篇,被同行广泛引用,在非公路车辆倾翻安全技术领域发挥了重要的作用。