裝載機屬於非公路車輛，其工作環境複雜，行駛路況惡劣，加之在承載執行時整車穩定性下降，因此滾翻事故經常發生，嚴重威脅著司機的生命安全。同時，隨著公司產品出口量的不斷增加，外商對產品安全保護方面的要求越來越嚴格，不符合國際標準的產品不允許出口。為了適應國際市場的要求，同時提公升我公司產品的安全效能，我們在現有產品駕駛室上設計並加裝了翻車保護結構（rops）。
目前評價rops的設計是否成功，主要是看其能否滿足國際標準iso3471:2008《土方機械翻車保護結構實驗室試驗和效能要求》。我公司設計的某機型rops在按照上述標準試驗時發生破壞，未能滿足國際標準要求。
由於rops在試驗過程中結構存在大變形，材料進入塑性狀態，本文以非線性有限元技術為理論基礎，利用結構分析軟體nastran按照標準試驗的工況對rops進行了深入分析。通過分析表明，rops存在設計缺陷是導致試驗失敗的主要原因。根據分析結果對原rops進行了改進，改進後的結構經過分析，其各項效能都有明顯改善，並順利通過了符合國際標準要求的效能試驗。
1.輪式裝載機rops實驗室測試效能指標
根據iso3471：2008《土方機械翻車保護結構實驗室試驗和效能要求》（限於篇幅，本文對此標準不作詳細介紹），以rops裝配整機質量m=23t計算，我公司設計的rops應滿足下述效能要求。
1.1.最小側向載荷能力要求
2rops的改進與分析
2.1rops的改進
根據以上對rops失效原因的分析，我們對原有的rops作了如下改進：
1）提高立柱與底板的連線強度，在立柱與底板之間焊接加強板；
2）增加底板厚度，保證整體結構的穩定性；
3）將立柱材料由q345改為q235，rops其他部分材料仍為q345。在兩立柱內側開兩個直徑為80mm的應力釋放孔，將大應力點由焊縫轉移到母材上，在提高立柱的彎曲能力即結構吸能效能的同時，對焊縫加以保護。
2.2rops的改進分析
在保證裝配通用性的前提下，對原有的rops進行了區域性改進。對改進後的結構建立有限元模型，提交nastran計算分析以後，得到rops整體應力分布雲圖。對rops改進部位的應力及變形是我們最為關注的，可以看到，立柱與底板的焊縫連線處應力僅為220mpa，遠遠小於原結構的應力；在立柱的開孔處出現了明顯的塑性變形，開孔處的應力為390mpa，小於材料q235斷裂的強度極限415mpa。
可以理解rops主受力點已經由連線焊縫轉移到立柱母材的開孔處，在保護焊縫的同時，改善了rops結構的能量吸收效能。輸出載入過程中所有單元的能量吸收值為34.52kj，這說明新結構的能量吸收能力得到了明顯提高。
雖然分析得到的能量吸收值稍小於標準要求的側向載入能量吸收值，但是分析時未考慮車架，車架變形也能吸收能量，故此結構的能量吸收效能可以滿足要求。
rops載入試驗過程屬於一次載入工況，並非疲勞破壞，母材應力只有超過其所用材料的強度極限才可能出現斷裂。即使rops區域性發生破壞，如果還能繼續承受載荷直至達到標準要求，那麼該rops的設計也是成功的。同時rops必須產生一定的塑性變形，以保證側向載入時的能量吸收要求。
綜上所述，通過盡量少的結構調整，新rops側向載入工況時的各項效能都得到了明顯改善。在加強焊縫部位的同時，適當降低了立柱的剛度，提高了結構的能量吸收效能。由於篇幅所限，本文對rops縱向和垂直載入的分析就不再論述。
3結論本文建立了某裝載機rops非線性有限元模型，通過計算分析找到了該rops的設計缺陷並進行改進。最終，新設計的rops順利通過了符合國際標準要求的各項效能試驗。通過此次對rops的分析與改進，筆者體會到非線性有限元分析對rops設計的重要作用，同時也獲得了很多關於合理設計rops的理論和實踐知識，這將為公司其他機型駕駛室rops的設計提供寶貴的設計和分析經驗。
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目錄1 作業任務 1 2 編寫依據 1 3 作業準備和條件 2 4 作業方法及安全 質量控制措施 5 5 作業質量標準及檢驗要求 16 6 技術記錄要求 18 7 職業安全健康 環境保護技術措施 19 8 有關計算及其分析 22 9 附錄 24 國投宣城電廠一期 1 600mw 工程翻車機室及1 轉...