案例分享：基于MFBD技术的拖拉机防翻架虚拟试验

翻车保护结构（ROPS）是一种在拖拉机或重型设备翻车时保护驾驶员免受伤害的结构。ROPS必须能够充分吸收与地面的碰撞，并在翻车时为驾驶员提供安全的空间, OECD《农业机械化促进法案》对此类ROPS安全性测试评估做了具体规定。本案例利用RecurDyn的MFBD技术对ROPS进行虚拟试验，并与静态非线性分析结果进行比较，评估其收敛性和误差。

Product: Tractor ROPS (Roll-Over ProtectiveStructure)拖拉机翻车保护结构

Purpose of Analysis: Implementation of the virtual test of ROPSusing MFBD采用MFBD技术对防翻架进行虚拟测试      

Customer Challenges面临的挑战

• 准备实物测试样品需要消耗时间和成本

• 需要提前对各种可能设计变更的安全性进行评估

• 需要实施保持残余应力的连续载荷控制方法

• 期望比非线性静态分析的接触定义更简单、收敛性更高

• 需要减少仿真时间

         

Solutions解决方案

• 采用RecurDyn的MFBD技术建模，替代实物试验

• 利用CAD模型的中面创建壳单元柔性体，减少仿真时间

•  使用多线性各向同性非线性硬化材料，考虑结构大变形及材料塑性

• 利用场景仿真的生效与失效切换功能实现连续分析，得到塑性变形，并检查每个荷载阶段的安全区违规情况

  

Process流程

①创建包含包括驾驶员安全区、ROPS和负载执行器的刚体模型.

②对于薄长ROPS，建立FFlex柔性体模型.  

- 在刚体负载执行器与柔性体ROPS之间建立GeoSurface接触以减少接触力振荡.

- 对于中面壳单元难以共享节点的情况，采用FDR（RBE2）单元模拟焊缝.

③ 执行连续位移荷载测试.

④ 评估并比较满足所需能量的最大位移.

Key Technologies forAnalysis关键技术

• 利用MFBD技术，准确模拟ROPS的虚拟测试

• 利用FDR (RBE2) 单元模拟中面类型有限单元的焊缝

• 利用场景脚本及接触的On/Off控制执行连续位移载荷测试

         

Outcomes效果

• 利用RecurDyn隐式的MFBD求解器对ROPS进行非线性仿真.

• 经对比，仿真结果的最大位移误差与物理测试结果接近.

• 与静态非线性分析相比，接触定义更加简单、收敛性更好.

• 采用场景分析的位移控制方法，模拟了与物理测试相同的工况.