Radioss干货丨工程机械翻滚保护:ROPS分析自动建模工具来咯~

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什么是ROPS分析?

ROPS分析,指的是”Roll-Over Protective Structure”(翻滚保护结构)的简称,这是一种用于评估和设计特殊设备(如前装载机、各种挖掘机、履带式推土机)的被动安全标准,旨在防止车辆或设备发生翻滚时对驾驶员或操作员的伤害。

 

 

 

 

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老司机也会翻车

 

针对不同类型的设备,国标 GB/T 19930,GB/T 17922等,根据设备功能和工作质量规定了不同的加载顺序、加载强度以及结构所需承受的力或者能量。并规定了DLV空间(deflection-limiting volume挠曲极限量),一个高大、穿普通衣服、戴安全帽、坐姿男性司机的垂直投影近似值。在加载过程中,ROPS结构的任何部件在任意时间不应进入DLV(DLV允许倾斜)。

 

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国标中规定不同类型设备的加载强度

 

 

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ROPS 分析建模,通常包含设备本体,包含悬架装置和配件,DLV空间以及加载使用的多个刚性板

 

 

 

Q

 

ROPS分析建模难点有哪些?

 

1、国标针对 ROPS 分析,规定需要连续加载分析,每次的加载要继承上一步加载的变形、应力、损伤等结果。

2、重工、农机行业中多使用单次加载、分别分次进行仿真计算。单次工况仿真分析,无法累计塑性变形和损伤,与实验对标有差距,无法充分发挥仿真加速设计的优势。

3、前一步的压溃导致结构变形,加载位置发生偏离,影响后续的载荷施加,导致仿真结果与实际不符。

4、仿真分析中通常使用强制位移或力来加载载荷,模拟压溃过程。由于国标要求压溃过程中,作用力和吸收能量要达到指定数值,因此结束加载的位置或时刻,需要提前经过计算或者试验取得,费时费力。

 

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ROPS连续加载

 

 

Q

 

应对的解决方案?

 

通过 Radioss 独有重新启动功能,结合动能释放、 Sensor 逻辑控制、单元控制等方法,实现连续工况累计损伤分析。

 

方案优点

 

 

● Sensor 逻辑控制:判断是否同时满足法规对承载力和能量吸收要求,符合物理试验。

● 平滑加载:力或者位移采取连续可导平滑曲线加载,避免启动加载的瞬间出现非常大的接触力,导致结构抖动,能量、接触力监控出现偏差。

● 单元控制:辅助加载平板与设备结构随动,保证多步加载的准确。

● 动能释放:在加载完成后,快速回弹卸载,节约计算时间,读取结果云图更准确。

 

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使用动能释放快速恢复稳定状态

 

Radioss 求解器提供力,位移,做功等传感器,以及逻辑传感器,可结合在一起控制加载工况。例如,准静态顶压加载. 当 反力>152kN 并且 做功 >60kJ, 停止加载:

 

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准静态顶压

 

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加载力曲线 达到152KN时做功还未达标

 

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吸收能量曲线 在0.4秒达标后自动结束加载

 

由此可见,整个建模过程复杂,涉及众多卡片的设定,难以掌握,容易出现纰漏而导致计算失败,并且针对不同设备,加载工况完全不同。为了方便用户快速完成建模,易于掌握,Altair 基于HyperWorks 丰富的二次开发接口,新开发了这个 “ROPS自动建模工具”

 

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图:ROPS自动建模工具界面

 

使用 Altair ROPS建模工具,实现自动化建模:

 

1. 工况支持设定为 “连续加载” 或 “独立加载

2. 支持多种常用单位制

3. 支持自定义重力大小及方向

4. 支持自定义 “不同加载方向” 及 “加载先后顺序

5. 载荷类型可选 “位移” 或 “”,支持自定义载荷强度和“加载-保持-卸载”时间

6. 自动建立 “整机自接触” 和 “每次加载接触”,自动检查 “干涉和穿透

7. 持续监控 “加载力” 和 “加载做功”,自动结束加载

8. 模型检查,自动计算时间步长

9. 一键输出完整模型,支持自动连续计算

 

Altair(纳斯达克股票代码:ALTR)是计算科学和智能领域的全球领导者之一,在仿真、高性能计算 (HPC) 和人工智能等领域提供软件和云解决方案。Altair 能使跨越广泛行业的企业们在连接的世界中更高效地竞争,并创造更可持续的未来。

 

公司总部位于美国密歇根州,服务于13000多家全球企业,应用行业包括汽车、消费电子、航空航天、能源、机车车辆、造船、国防军工、金融、零售等。

 

 

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