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非公路車輛翻車保護技術及應用

非公路車輛翻車保護技術及應用

    非公路車輛行駛地面復雜、工作環(huán)境惡劣，翻車事故難以避免。為了保障司機的生命安全，歐盟和美國要求進入市場的非公路車輛必須配備性能合格的翻車保護結構。在此背景下，吉林大學和徐工集團工程機械有限公司通過產學研聯(lián)合自主創(chuàng)新，提出了基于能量吸收控制的翻車保護結構設計方法和基于人體損傷的司機保護系統(tǒng)動態(tài)虛擬試驗與設計方法，開發(fā)了非公路車輛翻車保護結構檢測平臺和安全性數(shù)字化試驗平臺。本項目主要技術創(chuàng)新如下：

    1.提出了基于能量吸收控制的翻車保護結構設計方法。通過在翻車保護結構的構件上設置塑性鉸，并對塑性鉸出現(xiàn)位置與時間進行控制，實現(xiàn)利用塑性鉸的延性充分進行能量吸收，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)化設計方法，解決了翻車保護結構側向能量吸收設計與側向承載能力設計不匹配的問題。

    2.提出了基于人體損傷的司機保護系統(tǒng)動態(tài)虛擬試驗與設計方法。以司機—車輛—環(huán)境構成的系統(tǒng)為研究對象，以人體損傷程度為評價指標，應用大變形非線性有限元法和多體動力學方法，進行非公路車輛翻車事故虛擬試驗，對人體關鍵部位在車輛傾翻過程中受到的傷害值進行預測，建立了以減少人體損傷為目標的非公路車輛翻車保護系統(tǒng)設計方法。

    3.開發(fā)了非公路車輛翻車保護結構檢測平臺和安全性數(shù)字化試驗平臺。設計了國內首臺符合國際標準試驗要求的非公路車輛防翻車性能實驗臺。同時，開發(fā)了非公路車輛安全性數(shù)字化試驗平臺，利用其研究車體參數(shù)、座椅、安全帶、地面參數(shù)以及翻車保護結構吸能和承載方式與人體響應的關系等。

    以上技術成果被國內數(shù)十家工程機械骨干企業(yè)應用于挖掘機、裝載機、壓路機和推土機等非公路車輛翻車保護結構的開發(fā)中，使產品進入國際市場。近三年累計銷售產品7.79億元，實現(xiàn)利稅4690萬元。

    該課題授權相關專利17項，其中發(fā)明專利9項；獲得軟件著作權2項，出版專著2部，發(fā)表學術論文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領域發(fā)揮了重要作用。

    獲獎等級：三等獎

    完成單位：吉林大學，徐工集團工程機械有限公司