RecurDyn成功案例:使用MFBD的双杆拖拉机开发ROPS虚拟试验方法

RecurDyn成功案例:使用MFBD的双杆拖拉机开发ROPS虚拟试验方法的图1

翻转保护机构(ROPS,Roll Over Protection Structure)安装在拖拉机车身上,是一种当重型设备倾翻时,可以将驾驶员受伤程度降至最低的机构。因此,ROPS在车辆颠倒时应能充分吸收与地面的冲击力,并为驾驶员提供安全空间。为了评价这种ROPS的安全性,国外一些国家的《农业机械化促进法》引用了经合组织CODE规定的试验程序。在本例中,使用RecurDyn的基于Implicit Solver的MFBD相关组件实现了ROPS试验方法,并估了与静态非线性分析结果的误差以及收敛性。


仿真过程

① 创建驾驶员安全区域、ROPS结构、液压推动器的动力学模型

② 为ROPS结构创建柔性体模型(细长几何,使用Shell建模)

-使用Geo Surface Contact,在液压推动器(Rigid)和结构物(FFlex)接触时,将振动降至最低

-在接触位置定义Contact,以避免结构变形导致穿透

-考虑到Mid-surface类型的Shell Element特性,将焊缝建模为FDR(RBE2)元素

③ 启动连续位移负载试验程序,比较评估满足要求能量的最大位移

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关键仿真技术

•用于ROPS虚拟试验的MFBD(刚柔耦合)建模仿真技术

•在Mid-surface类型的FE模型中,用于焊缝处理的FDR(RBE2)单元处理技术

•Scenario分析功能和Contact On/Off控制技术可实现连续位移负载


工具包


•  RecurDyn/Professional

•  RecurDyn//FFlex





工程问题


•物理样机制造成本耗费大量的时间和金钱

•需要对多个设计变量进行主动安全评估

•需要实施连续负荷控制方法以考虑残余应力

•比静力学分析模型更简单的定义接触以及快速收敛

•对仿真时间的要求

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解决方案

•使用RecurDyn的MFBD刚柔耦合模型代替物理试验所需的物理样机

•通过从CAD几何的Mid-surface geometry创建Shell单元的柔性体模型,缩短仿真分析时间

•考虑结构的大变形和材料非线性特性(塑性),使用非线性各向同性强化弹塑性

•在每个负载阶段确认安全区域受到威胁时,为了在保持塑性变形的条件下进行连续分析,通过使用Scenario analysis的Contact On/OFF控制实现连续负载

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结论

•使用MFBD技术实现了基于Implicit solver的ROPS非线性分析

•确定了与试验结果相似的最大位移误差

•使用比静力学分析更简单的接触定义方法,获得了高精度的结果

•采用Scenario analysis 功能的位移控制方法,实现了与试验环境相同的分析方法


▎其他场景


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