非公路车辆翻车保护技术及应用

非公路车辆翻车保护技术及应用

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。为了保障司机的生命安全，欧盟和美国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。在此背景下，吉林大学和徐工集团工程机械有限公司通过产学研联合自主创新，提出了基于能量吸收控制的翻车保护结构设计方法和基于人体损伤的司机保护系统动态虚拟试验与设计方法，开发了非公路车辆翻车保护结构检测平台和安全性数字化试验平台。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元法和多体动力学方法，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.开发了非公路车辆翻车保护结构检测平台和安全性数字化试验平台。设计了国内首台符合国际标准试验要求的非公路车辆防翻车性能实验台。同时，开发了非公路车辆安全性数字化试验平台，利用其研究车体参数、座椅、安全带、地面参数以及翻车保护结构吸能和承载方式与人体响应的关系等。

以上技术成果被国内数十家工程机械骨干企业应用于挖掘机、装载机、压路机和推土机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。近三年累计销售产品7.79亿元，实现利税4690万元。

该课题授权相关专利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7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作用。

获奖等级：三等奖

完成单位：吉林大学，徐工集团工程机械有限公司