翻轉(zhuǎn)保護機構(gòu)（ROPS，Roll Over Protection Structure）安裝在拖拉機車身上，是一種當(dāng)重型設(shè)備傾翻時，可以將駕駛員受傷程度降至最低的機構(gòu)。因此，ROPS在車輛顛倒時應(yīng)能充分吸收與地面的沖擊力，并為駕駛員提供安全空間。為了評價這種ROPS的安全性，國外一些國家的《農(nóng)業(yè)機械化促進法》引用了經(jīng)合組織CODE規(guī)定的試驗程序。在本例中，使用RecurDyn的基于Implicit Solver的MFBD相關(guān)組件實現(xiàn)了ROPS試驗方法，并評估了與靜態(tài)非線性分析結(jié)果的誤差以及收斂性。

▎仿真過程

① 創(chuàng)建駕駛員安全區(qū)域、ROPS結(jié)構(gòu)、液壓推動器的動力學(xué)模型

② 為ROPS結(jié)構(gòu)創(chuàng)建柔性體模型（細長幾何，使用Shell建模）

-使用Geo Surface Contact，在液壓推動器（Rigid）和結(jié)構(gòu)物（FFlex）接觸時，將振動降至最低

-在接觸位置定義Contact，以避免結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致穿透

-考慮到Mid-surface類型的Shell Element特性，將焊縫建模為FDR（RBE2）元素

③ 啟動連續(xù)位移負載試驗程序，比較評估滿足要求能量的最大位移

▎關(guān)鍵仿真技術(shù)

?用于ROPS虛擬試驗的MFBD（剛?cè)狁詈希┙７抡婕夹g(shù)

?在Mid-surface類型的FE模型中，用于焊縫處理的FDR（RBE2）單元處理技術(shù)

?Scenario分析功能和Contact On/Off控制技術(shù)可實現(xiàn)連續(xù)位移負載

▎工具包

?  RecurDyn/Professional

?  RecurDyn//FFlex

▎工程問題

?物理樣機制造成本耗費大量的時間和金錢

?需要對多個設(shè)計變量進行主動安全評估

?需要實施連續(xù)負荷控制方法以考慮殘余應(yīng)力

?比靜力學(xué)分析模型更簡單的定義接觸以及快速收斂

?對仿真時間的要求

▎解決方案

?使用RecurDyn的MFBD剛?cè)狁詈夏Ｐ痛嫖锢碓囼炈璧奈锢順訖C

?通過從CAD幾何的Mid-surface geometry創(chuàng)建Shell單元的柔性體模型，縮短仿真分析時間

?考慮結(jié)構(gòu)的大變形和材料非線性特性（塑性），使用非線性各向同性強化彈塑性

?在每個負載階段確認安全區(qū)域受到威脅時，為了在保持塑性變形的條件下進行連續(xù)分析，通過使用Scenario analysis的Contact On/OFF控制實現(xiàn)連續(xù)負載

▎結(jié)論

?使用MFBD技術(shù)實現(xiàn)了基于Implicit solver的ROPS非線性分析

?確定了與試驗結(jié)果相似的最大位移誤差

?使用比靜力學(xué)分析更簡單的接觸定義方法，獲得了高精度的結(jié)果

?采用Scenario analysis 功能的位移控制方法，實現(xiàn)了與試驗環(huán)境相同的分析方法

▎其他場景

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