基于DOE技术的某牵引车横梁优化分析

针对某牵引车车架横梁断裂的问题,运用CAE软件Altair HyperMesh建立了某牵引车车架的有限元模型,并对其进行了静强度分析,得到车架横梁的应力云图及相关数据。为了增强横梁的强度,提出DOE的方法并使用Altair OptiStruct分析软件对车架横梁进行优化,得到最优的试验方案。优化结果表明优化方案相比初始设计方案明显降低了车架横梁处的应力,增强了车架横梁的强度,为车架设计与改进提供了设计依据。     

基于整车建模的半挂牵引车有限元分析

在调研国内外相关研究的基础上,对某半挂牵引车整车结构进行了建模,并对该牵引车进行了静态电测试验,为有限元分析提供实践依据,同时验证了有限元模型的正确性。利用已验证的有限元模型,分析了该牵引车在弯曲工况、扭转工况、紧急制动工况和紧急转弯工况下的应力分布和变形情况,同时对该牵引车整车结构进行了模态分析。     

全体外预应力节段梁桥使用性能足尺模型试验

芜湖长江公路二桥引桥首次采用全体外预应力节段预制拼装连续梁桥,为明确结构使用阶段受力性能,进行足尺模型试验研究。试验以"1跨+1/3跨"结构作为足尺模型试验梁,对跨中最大正弯矩、支点最大负弯矩及支点最大扭矩工况下主梁变形、关键截面应力及转向块等构件的受力状态进行分析。结果表明:在使用阶段跨中最大正弯矩、支点最大负弯矩及最大扭转状态下,试验梁各测试断面均未发生开裂,具有良好的抗裂性;结构的应力及变形响应与理论计算值较吻合,处于弹性工作状态且受力状态良好;墩顶横梁及转向块结构使用阶段工作性能良好。     

某重型商用车的车架结构优化设计

以某重型牵引车车架为研究对象,建立了该型车架的有限元模型,进行了车架模态的仿真与试验,并将结果进行了对比分析,验证了有限元模型的准确性;根据重型牵引车的承载特点和行驶工况,对该车架在满载弯曲工况和满载扭转工况进行静态应力分析,考察车架在典型工况下的应力分布,以此评价车架设计的合理性。在此基础上,对车架的连接横梁进行了结构优化,对改进方案进行了有限元分析,并通过DOE分析确定了最优方案。通过车架结构优化设计及工程实践,反映了利用有限元法进行车架的设计和分析,具有精确可靠、周期短、费用低的优势,显示出了广泛的应用前景。     

某车型副车架横梁的应力分析及优化

通过对某车型前独立悬架副车架横梁开裂的产生原因进行材料力学分析、CAE分析,确定横梁开裂主要原因是断面系数相对过小,本文提出增加断裂处的断面系数、降低断裂处与其四周的应力差值、增大横梁中部应变等方案进行优化。进而对优化后的横梁再进行应力计算和CAE分析,确保优化效果,最后通过应变片检测、试验验证对优化后副车架横梁的应力和可靠性进行再确认,以充分保证该横梁满足整车的可靠性要求。其中的优化方法和思路对类似产品设计和优化具有很好的参考价值。     

重载压裂车副车架的多工况静态强度分析

为了检验压裂车在不同工况下的车架强度，建立有限元模型，分析副车架在弯曲工况、扭转工况、制动工况、转弯工况、复合工况、工作工况6种工况下的载荷情况，获得其应力分布云图和最大应力点，为针对副车架结构强度的设计改进提供了理论依据。分析结果表明，复合工况下车架的应力最大，为214 MPa，因此在一般的常见工况下应尽量避免扭转工况，从而达到提高整车的使用寿命。     

某军用越野车A柱结构改进与优化设计

针对车辆实际运行工况,根据分析结果,优化车辆A柱上部与侧顶梁、前顶横梁节点,以及A柱下部与前门铰链加强板、前风挡下横梁节点截面。采用修改前门框外板型面过渡圆角,调整焊点布置,增加塑料加强件、加强板,腔体注入双组份环氧增强胶等措施,提高开裂区域强度,最终解决扭转工况下的疲劳开裂。     

燃料电池城市客车结构有限元分析与轻量化设计

建立了带空气弹簧悬架模型的燃料电池城市客车骨架结构有限元模型,并计算其静强度、扭转刚度以及自由振动模态,结果表明燃料电池城市客车设计是安全可靠的。然后对燃料电池城市客车进行计及制造约束的优化。与原设计相比,优化后质量降低8.17%,一阶扭转频率提高7.89%,右前轮悬空工况时的最大应力降低24.42%。     

某轻型载货车车架轻量化分析

根据项目组的要求,对某轻型载货车车架进行轻量化验证分析。文章基于有限元法,运用Hypermesh、Nastran等有限元计算分析软件,建立车架有限元模型,对车架进行模态及扭转模量分析,在垂向弯曲工况、紧急转弯工况、过坑扭转工况、紧急制动工况四种恶劣工况模式下对车架进行强度校核分析,通过对优化前后分案的分析对比,优化后方案的模态、扭转模量与优化前相当,强度方面优于优化前方案。分析结果表明,新方案模型可以替代原方案模型,轻量化设计成功减重27Kg,约为优化前质量的9.7%。     

某特种汽车车架开裂分析及结构优化

针对某特种汽车二桥转向处车架开裂问题,文章以实际转向工况为依据,进行理论分析,发现纵梁内侧加强横梁结构设计不合理是造成开裂的主要原因.通过数值模拟进行验证,证明了理论分析的准确性.根据分析结果,提出两种优化改进方案,均达到了实际工况使用要求.     

波形钢腹板-混凝土组合箱梁扭转效应分析

简支波形钢腹板-混凝土组合箱梁扭转效应显著,文中根据组合箱梁受力特性,结合传统混凝土箱梁扭转分析理论,研究组合箱梁在集中偏心荷载作用下的扭转效应。结合相关文献的实验值,对偏心荷载下截面扭转翘曲正应力和扭转翘曲剪应力值进行修正,并通过ANSYS软件计算值进行对比分析。结果表明,在波形钢腹板-混凝土组合箱梁跨中作用偏心集中荷载时,扭转双力矩和弯扭力矩在跨中具有最大值,扭转翘曲应力在跨中截面处腹板底板交点处有最大值;跨中截面翼缘板自由端部翘曲剪应力为0 Pa;考虑扭转效应时跨中截面扭转剪应力均为弯曲剪应力的49%;理论计算值与ANSYS软件计算值误差小于10%,具有较好的计算精度。     

扭转梁后桥性能仿真优化及试验分析

扭转梁后桥开发过程中,须按照从整车技术要求分解出的零部件技术规范进行设计,并借助CAE优化技术对零部件各性能进行优化。本文主要针对某型扭转梁后桥侧向力耐久疲劳和减振器力耐久疲劳工况进行优化分析,结构优化后耐久疲劳寿命提高。实物样件台架验证结果与优化仿真分析结果基本一致。     

油气弹簧独立悬架横臂拓扑优化设计

针对重型特种车独立悬架系统双横臂结构,通过建立整车多体动力学模型,计算得到上、下横臂在3倍垂直载荷、侧翻和紧急制动工况下的受力。在此基础上,借助Optistruct拓扑优化软件,基于变密度法对上、下横臂结构展开了以体积分数(质量)最小为优化目标,结构位移为约束的拓扑优化设计分析,并对拓扑优化后的上、下横臂结构进行强度校核和跑车试验验证。结果表明,在结构强度和可靠性满足设计要求的条件下,拓扑优化后上横臂结构减重10%,下横臂结构减重7.9%,取得较好的轻量化效果并且降低了制造成本。     

基于ADAMS的全断面硬岩隧道掘进机主机耦合振动分析

为明确不同工况下TBM主机振动耦合规律，基于Adams软件,依据其结构装配关系和力传递关系，对TBM主机节点进行重新划分，引入非线性弹簧元件对油缸、轴承和齿轮啮合进行非线性等效，建立TBM主机非线性耦合动力学模型，并详细计算结构本身的刚度和结构间的非线性连接刚度。根据掘进地质条件，定义了全推力、上软下硬和转弯3种典型刀盘载荷，并对3种载荷下的振动进行分析。结果表明： 1)在全推力工况下，主机关键部件的振动最大，为低频的受迫振动；机头架的振动横向和纵向受到齿轮的耦合作用，在150 Hz左右的频率上存在耦合振动。 2)刀盘轴向最大加速度幅值为2.5g，从刀盘到主梁，机头架的振动衰减了约25%，主梁前段振动衰减了约55%，与已有全推力工况下实测结果相接近，证实了仿真计算的正确性。3）根据对上软下硬和转弯纠偏2种典型工况的振动规律分析，刀盘的轴向力和速度分别减少约40%和80%。     

应力吸收层热再生混合料力学性能与路用性能试验研究

RAP中细集料的老化沥青含量大,再生利用价值高,将RAP应用于应力吸收层混合料,可最大资源化提升RAP再生利用价值,降低应力吸收层混合料建设成本。采用车辙试验、小梁弯曲试验、预切缝半圆弯拉试验、复合梁试件扭剪试验、拉拔试验、扭剪疲劳试验、Over Test评价热再生应力吸收层混合料的高低温性能、层间抗剪切性能、抗剪切疲劳性能和抗反射裂缝性能。结果表明:随着RAP掺配比例增大,热再生应力吸收层混合料的油石比降低、高温性能增强,但增大RAP掺量导致热再生应力吸收层混合料低温弯曲应变、断裂能、扭剪强度、拉拔强度、扭剪疲劳寿命和抗反射裂缝性能均降低。在50 %RAP掺量下,热再生应力吸收层混合料的动稳定度3604次/mm,低温弯曲应变4890 με,且Over Test（OT）加载达到了1200周期,聚合物胶粉复合改性沥青热再生料应力吸收层混合料具有优异的高温韧性和低温延展性与抗反射裂缝性能。     

钢-混凝土组合梁桥设计优化研究与工程建设应用

利用钢梁与混凝土的组合性能优势和技术,将市政快速路大跨径简支预制板组合梁方案优化设计为叠合板组合梁桥面体系,新方案实现桥梁结构高度降低17.3%,用钢量降低20.2%。优化方案有限元模型验算结果显示,在最不利工况荷载下,边梁抗弯最不利应力为162 MPa,混凝土最不利压应力为-14.2 MPa;中梁抗弯最不利应力为165 MPa,混凝土最不利压应力为-13.8 MPa;边梁挠度39.3 mm,挠跨比为1/1399,中梁挠度36.6 mm,挠跨比为1/1503,均满足设计规范要求。成桥静力载荷试验结果显示,在公路-I级荷载水平下,结构最大挠度值为17 mm,最大挠跨比为1/3235,最大压拉应力值为24.68 MPa,最大压应力值为50.16 MPa,远小于Q345钢材应力设计值,桥梁结构性能满足规范要求。     

双联偏置扭杆弹簧助力机构的优化设计

基于悬架扭杆弹簧,设计了双联偏置扭杆弹簧助力机构,解决了特种车辆大型渡板的翻转助力问题.在选择机构参数过程中,运用了优化设计方法,编写了优化计算程序.计算和实车试验结果均表明,在助力机构的作用下,单人可完成翻转大型渡板的工作.     

模数式桥梁伸缩缝疲劳寿命分析与结构优化

为提高伸缩缝结构的强度和疲劳寿命，提出了一种考虑移动车轮荷载的伸缩缝结构动力响应计算方法，该方法同时考虑了车轮的竖向与水平冲击荷载，这些冲击荷载作用在内力影响线分析得到的最不利作用点上。在动力分析基础上，采用包含有效缺口应力、雨流计数和线性累计损伤理论的结构疲劳寿命分析方法，评估了模数式伸缩缝的疲劳寿命。针对伸缩缝结构强度与疲劳寿命的不足，依次提出了4种结构优化方法：①优化焊趾结构，减小应力集中。②增设单中梁支撑肋板，提高局部抗弯刚度。③增设双中梁支撑肋板，均匀提高抗弯刚度。④增设带横向连接的双中梁支撑肋板，同时提高局部抗弯和抗扭刚度。研究结果表明：中梁与横梁的连接焊缝和中梁跨中是典型的双缝模数式伸缩缝的易损位置。中梁与横梁的连接焊缝上的最大Mises应力超过了Q345级钢材的屈服应力，疲劳寿命远小于中国桥梁规范要求的200万次。优化焊趾结构无法满足强度要求；增设单中梁或双中梁支撑肋板能够能使结构满足强度要求，但无法达到规范要求的疲劳寿命；增设带横向连接的双中梁支撑肋板，可以达到强度和疲劳寿命要求。     

Development of a fiber-reinforced plastic armrest frame for weight-reduced automobiles

This paper presents the design optimization process of a short fiber-reinforced plastic armrest frame to minimize its weight by replacing the steel frame with a plastic frame. The analysis was carried out with the equivalent mechanical model and design of experiment (DOE) method. Instead of considering the whole structure, it is divided into three simpler regions to reduce the complexity of the problem through examining its structural characteristics and load conditions. The maximum stress and deflection of the regions that carry the normal load are calculated by the analytical mathematical form derived from an equivalent model. The other regions loaded by contact stress are handled by FEM (finite element method), the DOE method, and the RSM (response surface model). To optimize the design variables in both cases, the object functions derived from these calculations are solved with a CAE (computer aided engineering) tool. This method clearly shows the mechanical and mathematical representation of structural optimization and reduces the computing costs. After design optimization, the weight of the optimum plastic-based armrest frame is reduced by about 18% compared to the initial design of a plastic frame and is decreased by 50% in comparison with the steel frame. Some prototypical armrest frames were also made by injection molding and tested. The research results fulfilled all of the design requirements.