本文结合国家发展改革委员会“十五”振兴东北老工业基地项目“ZL80G智能装载机研制”,以及国内工程机械行业骨干企业的委托,对工程车辆落物和翻车保护结构的性能进行了计算机仿真和试验研究,在此基础上对落物和翻车保护结构进行了优化设计。本文综述了工程车辆落物和翻车保护结构的研究现状,依据国际标准介绍了其性能要求和试验方法。论述了保护结构性能计算机仿真的基础理论和数值模拟算法,对典型的落物保护结构和翻车保护结构进行了计算机仿真。在落物和翻车保护结构试验台分别对多种保护结构进行了试验,将试验数据和仿真结果进行对比,验证了仿真结果的正确性。对落物和翻车保护结构的试验数据进行了分析,归纳了保护结构的变形模式和失效机理,定义了侧向载荷系数作为评价翻车保护结构缓冲性能的指标。提出了基于神经网络和遗传算法的落物和翻车保护结构优化设计方法,并以小型挖掘机为例,对其落物保护结构参数进行了优化设计。本文在工程车辆落物和翻车保护结构性能计算机仿真、实验室试验和保护结构的优化设计等方面进行了较系统、深入的研究,研究成果已被工程车辆骨干制造企业推广应用,论文的理论研究和试验工作为落物和翻车保护结构的设计提供了依据。