某款工程机械驾驶室,要根据ISO12117的要求进行滚翻保护(ROPS)仿真分析。该项仿真的难点在于,滚翻保护需要连续进行三个方向的加载,分别是侧向、纵向和垂向。侧向加载时,在满足性能要求后,转入垂向加载工况,再次满足性能要求后,转入垂向加载工况,即下一工况是在前一工况变形基础上进行仿真分析,加载过程如图1所示。由于难以确定性能达标时刻,传统的仿真分析方法难以进行仿真。
图1 ROPS试验加载示意图
本研究使用LS-DYNA,通过调整仿真模型的刚性墙的生效和失效时间,并采取相应的计算稳定控制措施,使得仿真分析结果与试验结果高度一致,仿真分析技术得到了验证,可为新车型的开发节省试验费用,缩短研发、生产周期。加载原理图参加图2.
图2 载荷施加原理
为了进一步缩短计算时长,采用梁壳混合模型,提高了计算效率,仿真过程如图3所示。
图3 仿真计算结果
试验现场图片:
侧向加载
纵向加载
垂向加载
加载力仿真与试验对比:
侧向吸能仿真与试验对比:
仿真结果可以看出,侧向吸能仿真和试验值误差为3.5%,仿真精度高可以作为实验的补充手段来指导设计。
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