Bremar Automotion利用AltairRADIOSS设计和认证FIA赛车防滚架结构

　　总部位于澳大利亚墨尔本的BremarAutomotion是一家工程设计公司，专业使用CAE技术来模拟、试验、验证和优化设计服务于各个行业，如汽车、卡车、拖车、矿产车、工业设备和赛车等。最近，BremarAutomotion获得CAMS和FIA的批准通过使用有限元(FEA)技术来验证赛车防滚架的设计。这项列于FIA技术清单第35项的著名认证，使BremarAutomotion在澳大利亚和全球可以用FEA独立认证赛车的防滚架设计。

　　挑战

　　防滚架是所有赛车的主要安全结构，在事故发生时保护驾驶员。在许多的车辆的设计里，防滚架也是底盘的主要结构，它的设计往往要考虑刚性、安全、重量和成本之间的复杂的平衡关系而寻找一个最佳方案。

　　作为其认证过程的要求，BremarAutomotion需要构建一个全尺寸的防滚架并对其进行物理测试，测试中要承受FIA指定的防滚架载荷。进行破坏性试验的目的一方面是与仿真结果对标以确保计算机模型的精度，另一方面是向FIA展示其设计能力。

　　Bremar设计用于物理测试的防滚架为在载荷作用下结构产生了大的塑性变形，需要采用非线性、大变形和塑性变形FEA分析。由于Bremar工程师已经是AltairHyperWorks产品的资深用户，采用RADIOSS对这个项目进行非线性分析是最明智的选择。

　　“我们只用Altair的产品进行仿真模拟，我们很高兴看到仿真模拟和物理测试之间的这种良好的相关性，我们不仅对测试方法非常自信，而且对Altair的软件也充满信心。这是一个伟大的产品，测试结果和仿真分析的这些图片就是有力的证明。”

BrettLonghurst

总经理

BremarAutomotion

　　解决方案

　　FIA载荷测试-主防滚环试验

　　他们首先设计一个适合试验台的低碳钢防滚架，基于重约1200kg的中型车辆。FIA的要求在防滚环上加载是大约10T。一旦FIA载荷标准达到，在防滚环上再次进行试验，采用最大允许50mm的位移，需要超过20T的载荷。该防滚架采用许多种传感器和应变片，以测量结构不同位置的位移和应变，同时要与FEA模型对标并记录液压缸的位移和载荷。

　　物理测试的结果和RADIOSS仿真的FEA结果展示了物理测试和计算机模型的相关性。BremarAutomotion总经理BrettLonghurst说道：“图中显示主要箍承受载荷与变形的关系，该图显示物理测试的曲线与FEA结果十分接近，这几幅图清楚地表示了RADIOSS模型和物理测试良好的相关性。”

　　附加测试-车顶大位移测试对整个防滚架进行附加的测试，以观察在非常大位移发生时的行为。载荷加在无支撑的车顶，强制位移大约为120mm。由于高度非线性行为，模拟这种加载和挠度是比较复杂的。

　　接头测试-详细T型接头测试

　　最后，由于防滚架结构基本上是焊接接头构成的，对防滚架进行了一系列测试以了解焊接接头的局部行为。对不相同尺寸的管和材料属性进行了六个独立的测试，目的是相比不同管和材料的强度和性能。这些测试也是用来验证和开发在FEA分析中焊接接头的模建过程。

　　为执行这些试验，设计了一套固定装置测试T型焊接接头。固定装置是符合FIA的标准用于测试螺栓的防滚架连接。各种规格的碳钢、铬钼钢(俗称chromoly)焊接件进行微调进行物理测试和有限元分析。在焊接区域得到了很好的相关性结果，这是一个非常宝贵的部分，因为它可以准确地并且保守地对焊接接头如何进行建模且预估其失效提供了关键的见解。

　　结论

　　为了得到更高的置信度，还进行了一些超出FIA的认证要求的测试。Bremar的测试表包括在高防倾翻系统(ROPS)进行一系列的物理测试，如货车、拖拉机和土方机械等。这些测试均与仿真结果取得良好的相关性，再次证明Bremar仿真和RADIOSS软件的准确性。

　　Longhurst先生说道：“我们做了一系列在FIA认证过程中不需要的额外测试。这些额外测试使我们能够获得尽可能多变形的结构。我们感兴趣的是在高变形、高非线性区域对模型进行相关性分析，所以我们在测试设备允许的条件下尽量进行测试。在大多数情况下，相关性在位移的整个范围都很好。”Longhurst先生说，“我们用Altair的产品进行仿真模拟，我们很高兴看到仿真模拟和物理测试之间的这种良好的相关性，我们不仅对测试方法非常自信，而且对Altair的软件也充满信心。这是一个伟大的产品，测试结果和仿真分析的这些图片就是有力的证明。”他总结道。

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