[发明专利]一种翻车保护结构的有限元分析简化方法

权利要求书

1.一种翻车保护结构的有限元分析简化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)导入翻车保护结构焊接件的壳单元共节点网格至有限元分析软件；

2)在有限元分析软件中，定义翻车保护结构焊接件的塑性材料属性；

3)在有限元分析软件中，建立翻车保护结构焊接件与机架或大地的非线性弾性轴连接，用非线性弾性轴连接模拟翻车保护结构中弹性吸振器的力学行为；

4)判断翻车保护结构中是否有螺栓连接；如果是，则进行步骤5)；如果否，则进行步骤6)；

5)在有限元分析软件中，用梁连接简化螺栓连接；

6)在有限元分析软件中，进行翻车保护结构的侧向加载求解分析；所述侧向加载求解分析的载荷初始值，是翻车保护结构承受的预定标准要求的最小侧向加载载荷；

7)计算翻车保护结构侧向吸收能量大小；判断步骤6)分析得到的翻车保护结构能量是否大于等于预定标准要求的能量大小；如果是，则进行步骤8)；如果否，则增大侧向输入载荷，重复进行步骤6)；

8)在有限元分析软件中，判断翻车保护结构焊接件的强度和变形是否满足要求；如果是，则进行步骤10)；如果否，则进行步骤9)；

9)对翻车保护结构进行结构优化；

10)在有限元分析软件中，根据翻车保护结构的应用对象不同，依次进行侧向卸载、垂向加载、垂向卸载、纵向加载、纵向卸载分析，或依次进行侧向卸载、纵向加载、纵向卸载、垂向加载和垂向卸载分析；

11)在有限元分析软件中，判断步骤10)分析得到的强度和变形是否满足要求；如果是，则进行步骤12)；如果否，则重复进行步骤9)；

12)在有限元分析软件中，提取模拟螺栓连接的beam连接力；如果beam连接力大于要求的螺栓最大抗拉能力，则进行步骤13)；如果梁连接力小于等于螺栓最大抗拉能力，则分析结束；

13)在有限元分析软件中，对翻车保护结构分析中的螺栓连接单独进行螺栓连接子模型分析；

步骤13)中，所述螺栓连接子模型分析步骤包括：另存一份翻车保护结构的有限元分析模型；删除大部分翻车保护结构有限元模型，保留螺栓连接的局部模型；提取螺栓连接的局部模型的边界条件；定义螺栓的实体网格结构；添加螺栓预紧力和接触；

14)在有限元分析软件中，结合步骤13)螺栓连接子模型分析的结果，对螺栓连接进行局部优化。

2.如权利要求1所述翻车保护结构的有限元分析简化方法，其特征在于，步骤3)中，所述模拟弹性吸振器的非线性弾性轴连接至少为3个，包括x坐标方向轴连接、y坐标方向轴连接、z坐标方向轴连接；每3个非线性弾性轴连接为1组；1组非线性弾性轴连接模拟1块翻车保护结构弹性吸振器。

3.如权利要求1所述翻车保护结构的有限元分析简化方法，其特征在于，步骤3)中，建立翻车保护结构焊接件与机架或大地的非线性弾性轴连接的步骤包括：建立翻车保护结构焊接件与弹性吸振器的耦合；建立耦合点与机架或大地三个方向的非线性弹性轴连接。

4.如权利要求1所述翻车保护结构的有限元分析简化方法，其特征在于，步骤1)中，所述壳单元共节点网格在网格划分软件中预先完成。

5.如权利要求1所述翻车保护结构的有限元分析简化方法，其特征在于，所述步骤5)中建立梁连接的步骤包括：建立螺栓连接孔与圆心的耦合；定义梁连接属性；建立螺栓孔耦合点之间的梁连接。

6.如权利要求1所述翻车保护结构的有限元分析简化方法，其特征在于，步骤12)中，所述梁连接力是指步骤5)利用梁连接简化螺栓连接时，通过求解计算得到的连接作用力。

7.如权利要求1所述翻车保护结构的有限元分析简化方法，其特征在于，步骤9)中，所述结构优化包括更改材料、更改截面属性、更改板厚大小；步骤14)中，所述局部优化包括螺栓连接公称直径的优化、螺栓连接数量的优化、螺栓连接作用位置的优化。