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凿岩钻机是一种广泛应用在大型基础设施建设中的施工机械。由于作业环境十分恶劣，凿岩钻机发生翻车和落物的事故难以避免。为了尽量降低事故发生后造成的生命财产损失，当前普遍采用的措施是安装对驾驶员能够提供安全保护的翻车和落物保护结构(ROPS&FOPS)。本文以某公司生产的一款露天凿岩钻机翻车和落物保护结构为研究对象，分析其各项性能是否能达到国际标准要求，并进行优化改进。
以弹塑性力学为基础，综合运用建模技术，利用前处理软件Hypermesh建立基于整机级别的ROPS有限元模型，导入ANSYS软件中对ROPS进行各加载工况的有限元分析，并获取了ROPS在各工况下的应力、应变云图。分析结果表明，本钻机ROPS符合国际标准ISO3471：2008规定的各工况最低承载能力要求，安全性能合格。
利用非线性动力分析有限元程序ANSYS/LS-DYNA实现了整个落锤冲击过程的动态仿真，得到了落锤撞击后，FOPS的应力和应变数据。根据分析结果，本凿岩钻机FOPS符合国际标准ISO3449:2008规定的抗冲击能力要求，安全性能合格。
根据相关国际标准规定，对所研究的钻机ROPS&FOPS的安全性能进行了试验检测。试验结果表明，本钻机ROPS&FOPS安全性能满足标准要求。同时，对钻机ROPS&FOPS有有限元分析结果和试验结果进行了对比，以验证有限元模型建立的正确性，为之后ROPS&FOPS的优化提供了检验依据。
最后，对原凿岩钻机ROPS进行了局部优化，并再次利用有限元分析方法，分析了优化后的ROPS各工况承载能力。根据分析结果，优化后的钻机ROPS仍满足标准规定的各工况最小承载能力要求，为企业产品的更新换代提供了一定的参考价值。