什么是ROPS分析？

ROPS分析，指的是"Roll-Over Protective Structure"（翻滚保护结构）的简称，这是一种用于评估和设计特殊设备（如前装载机、各种挖掘机、履带式推土机）的被动安全标准，旨在防止车辆或设备发生翻滚时对驾驶员或操作员的伤害。

老司机也会翻车

针对不同类型的设备，国标 GB/T 19930，GB/T 17922等，根据设备功能和工作质量规定了不同的加载顺序、加载强度以及结构所需承受的力或者能量。并规定了DLV空间（deflection-limiting volume挠曲极限量），一个高大、穿普通衣服、戴安全帽、坐姿男性司机的垂直投影近似值。在加载过程中，ROPS结构的任何部件在任意时间不应进入DLV（DLV允许倾斜）。

国标中规定不同类型设备的加载强度

ROPS 分析建模，通常包含设备本体，包含悬架装置和配件，DLV空间以及加载使用的多个刚性板

ROPS分析建模难点有哪些？

1、国标针对 ROPS 分析，规定需要连续加载分析，每次的加载要继承上一步加载的变形、应力、损伤等结果。

2、重工、农机行业中多使用单次加载、分别分次进行仿真计算。单次工况仿真分析，无法累计塑性变形和损伤，与实验对标有差距，无法充分发挥仿真加速设计的优势。

3、前一步的压溃导致结构变形，加载位置发生偏离，影响后续的载荷施加，导致仿真结果与实际不符。

4、仿真分析中通常使用强制位移或力来加载载荷，模拟压溃过程。由于国标要求压溃过程中，作用力和吸收能量要达到指定数值，因此结束加载的位置或时刻，需要提前经过计算或者试验取得，费时费力。

ROPS连续加载

应对的解决方案？

通过 Radioss 独有重新启动功能，结合动能释放、 Sensor 逻辑控制、单元控制等方法，实现连续工况累计损伤分析。

方案优点

● Sensor 逻辑控制：判断是否同时满足法规对承载力和能量吸收要求，符合物理试验。

● 平滑加载：力或者位移采取连续可导平滑曲线加载，避免启动加载的瞬间出现非常大的接触力，导致结构抖动，能量、接触力监控出现偏差。

● 单元控制：辅助加载平板与设备结构随动，保证多步加载的准确。

● 动能释放：在加载完成后，快速回弹卸载，节约计算时间，读取结果云图更准确。

使用动能释放快速恢复稳定状态

Radioss 求解器提供力，位移，做功等传感器，以及逻辑传感器，可结合在一起控制加载工况。例如，准静态顶压加载. 当 反力>152kN 并且 做功 >60kJ, 停止加载：

准静态顶压

加载力曲线 达到152KN时做功还未达标

吸收能量曲线 在0.4秒达标后自动结束加载

由此可见，整个建模过程复杂，涉及众多卡片的设定，难以掌握，容易出现纰漏而导致计算失败，并且针对不同设备，加载工况完全不同。为了方便用户快速完成建模，易于掌握，那么我们看看新开发的 “ROPS自动建模工具”。

图：ROPS自动建模工具界面

使用ROPS建模工具，实现自动化建模：

1. 工况支持设定为 “连续加载” 或 “独立加载”

2. 支持多种常用单位制

3. 支持自定义重力大小及方向

4. 支持自定义 “不同加载方向” 及 “加载先后顺序”

5. 载荷类型可选 “位移” 或 “力”，支持自定义载荷强度和“加载-保持-卸载”时间

6. 自动建立 “整机自接触” 和 “每次加载接触”，自动检查 “干涉和穿透”

7. 持续监控 “加载力” 和 “加载做功”，自动结束加载

8. 模型检查，自动计算时间步长

9. 一键输出完整模型，支持自动连续计算

通过以上步骤，既可轻松实现自动化建模，仅能极大程度减少工程成本，又能最高限度进行机械翻滚的保护。

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关于 Altair 澳汰尔

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