Altair Taiwan Blog

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。

總部位於澳大利亞墨爾本的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於各個行業，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的批准通過使用有限元（FEA）技術來驗證賽車防滾架的設計。這項列於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。

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裡，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、重量和成本之間的複雜的平衡關係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並對其進行物理測試，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模擬結果對標以確保電腦模型的精度，另一方面是向FIA展示其設計能力。

Bremar 設計用於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，需要採用非線性、大變形和塑性變形FEA分析。由於 Bremar 工程師已經是Altair HyperWorks產品的資深使用者，採用RADIOSS對這個專案進行非線性分析是最明智的選擇。

他們首先設計一個適合試驗台的低碳鋼防滾架，基於重約1200kg 的中型車輛。FIA的要求在防滾環上載入是大約10T。一旦FIA載荷標準達到，在防滾環上再次進行試驗，採用最大允許50mm的位移，需要超過20T的載荷。該防滾架採用許多種感測器和應變片，以測量結構不同位置的位移和應變，同時要與FEA模型對標並記錄液壓缸的位移和載荷。

防滾架結構 - 測量撓度和應變的感測器和應變片

物理試驗與RADIOSS模擬結果的相關性

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。由於高度非線性行為，類比這種載入和撓度是比較複雜的。

最後，由於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瞭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的標準用於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，因為它可以準確地並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。

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。這些測試均與模擬結果取得良好的相關性，再次證明Bremar模擬和RADIOSS軟體的準確性。