行業：賽車

    挑戰：確認計算機模型的精度與整個防滾架的物理測試作為先決條 件以獲得CAMS和FIA的認證。

    Altair 解決方案：RADIOSS非線性有限元分析

    優點：更安全、更輕的防滾架 ；在認證過程中具有較高的 置信度

    背景介紹 

    國際汽車運動聯合會（FIA）是作為賽車運動的世界管理機構而被大家熟知， 澳大利亞賽車聯合會（CAMS）是 FIA 在澳大利亞是的代表機構。CAMS 和 FIA 的目標是保證所有賽車活動執行最高的安全標準、公平性和社會責任感。 

    總部位于澳大利亞墨爾本的 Bremar Automotion 是一家工程設計公司，專 業使用 CAE 技術來模擬、試驗、驗證和優化設計服務于各個行業，如汽車、卡 車、拖車、礦產車、工業設備和賽車等。最近，Bremar Automotion 獲得 CAMS  和 FIA 的批準通過使用有限元（FEA）技術來驗證賽車防滾架的設計。這項列 于 FIA 技術清單第 35 項的著名認證，使 Bremar Automotion 在澳大利亞和全 球可以用 FEA 獨立認證賽車的防滾架設計。

    挑戰 

    防滾架是所有賽車的主要安全結構，在事故發生時保護駕駛員。在許多的 車輛的設計里，防滾架也是底盤的主要結構，它的設計往往要考慮剛性、安全、 重量和成本之間的復雜的平衡關系而尋找一個最佳方案。  

    作為其認證過程的要求，Bremar Automotion 需要構建一個全尺寸的防滾 架并對其進行物理測試，測試中要承受 FIA 指定的防滾架載荷。進行破壞性試 驗的目的一方面是與仿真結果對標以確保計算機模型的精度，另一方面是向 FIA 展示其設計能力。 

    Bremar 設計用于物理測試的防滾架為在載荷作用下結構產生了大的塑性 變形，需要采用非線性、大變形和塑性變形 FEA 分析。由于 Bremar 工程師 已經是 Altair HyperWorks 產品的資深用戶，采用 RADIOSS 對這個項目進行非 線性分析是最明智的選擇。

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    ““我們只用 Altair 的產品進行仿真模擬，我們很高興看到仿真模擬和物理測試之間的 這種良好的相關性，我們不僅對測試方法非常自信，而且對 Altair 的軟件也充滿信心。這 是一個偉大的產品，測試結果和仿真分析的這些圖片就是有力的證明?！?nbsp;

                                                                                                                               Brett Longhurst 

                                                                                                                               總經理 

                                                                                                                               Bremar Automotion

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    解決方案

    他們首先設計一個適合試驗臺的低碳鋼防滾架，基于重約 1200kg 的中型車輛。FIA 的要求在防滾環上加載是大 約 10T。一旦 FIA 載荷標準達到，在防滾環上再次進行試驗，采用最大允許 50mm 的位移，需要超過 20T 的載荷。 該防滾架采用許多種傳感器和應變片，以測量結構不同位置的位移和應變，同時要與 FEA 模型對標并記錄液壓缸的 位移和載荷。

    物理測試的結果和 RADIOSS 仿真的 FEA 結果展示了物理測試和計算機模型的相關性。Bremar Automotion 總 經理 Brett Longhurst 說道：“圖中顯示主要箍承受載荷與變形的關系，該圖顯示物理測試的曲線與 FEA 結果十分接 近，這幾幅圖清楚地表示了 RADIOSS 模型和物理測試良好的相關性。” 

    對整個防滾架進行附加的測試，以觀察在非常大位移發生時的行為。載荷加在無支撐的車頂，強制位移大約為 120mm。由于高度非線性行為，模擬這種加載和撓度是比較復雜的。 

    最后，由于防滾架結構基本上是焊接接頭構成的，對防滾架進行了一系列測試以了解焊接接頭的局部行為。對不 相同尺寸的管和材料屬性進行了六個獨立的測試，目的是相比不同管和材料的強度和性能。這些測試也是用來驗證和 開發在 FEA 分析中焊接接頭的模建過程。 

    為執行這些試驗，設計了一套固定裝置測試 T 型焊接接頭。固定裝置是符合 FIA 的標準用于測試螺栓的防滾架 連接。各種規格的碳鋼、鉻鉬鋼（俗稱 chromoly）焊接件進行微調進行物理測試和有限元分析。在焊接區域得到了 很好的相關性結果，這是一個非常寶貴的部分，因為它可以準確地并且保守地對焊接接頭如何進行建模且預估其失效 提供了關鍵的見解。

    結論 

    為了得到更高的置信度，還進行了一些超出 FIA 的認證要求的測試。Bremar 的測試表包括在高防傾翻系統(ROPS) 進行一系列的物理測試，如貨車、拖拉機和土方機械等。這些測試均與仿真結果取得良好的相關性，再次證明 Bremar 仿真和 RADIOSS 軟件的準確性。 

    Longhurst 先生說道：“我們做了一系列在 FIA 認證過程中不需要的額外測試。這些額外測試使我們能夠獲得盡 可能多變形的結構。我們感興趣的是在高變形、高非線性區域對模型進行相關性分析，所以我們在測試設備允許的條 件下盡量進行測試。在大多數情況下，相關性在位移的整個范圍都很好?！盠onghurst 先生說，“我們用 Altair 的產 品進行仿真模擬，我們很高興看到仿真模擬和物理測試之間的這種良好的相關性，我們不僅對測試方法非常自信，而 且對 Altair 的軟件也充滿信心。這是一個偉大的產品，測試結果和仿真分析的這些圖片就是有力的證明?！彼偨Y道。

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