薄壁直梁碰撞性能仿真和参数影响分析

为研究材料及其厚度和结构圆角对汽车主要吸能结构前纵梁的碰撞性能的影响,建立了模拟前纵梁的薄壁直梁有限元模型,对其进行了正面碰撞仿真,并分析了材料与结构参数对薄壁直梁碰撞吸能的影响。结果表明,在相同的压溃距离下,直梁吸能与材料强度呈指数小于1的幂指数的增长关系;与厚度呈现指数大于1的幂指数的增长关系;单位质量下壁梁圆角部分的吸能是平面部分的3倍左右。     

棱边强化薄壁方管静动态轴压理论和仿真研究

本文旨在对棱边强化薄壁方管的静动态轴向压溃进行研究。首先分析了方管静态平均压溃力公式中的能量等效流动应力选取方法及其对理论预测结果的影响,之后结合Cowper-Symonds经验公式,导出了动态平均压溃力公式。同时基于Hypermesh 9.0建立了440A原始和棱边强化薄壁方管静动态轴向压溃有限元模型,仿真再现了塑性变形过程和压溃力波动状况,仿真值与理论值吻合得较好,最大偏差不超过4.0%。最后,制作若干个棱边塑性应变强化的35钢方管,进行压溃试验,验证了静态轴向压溃理论的有效性,理论值与试验值之间偏差仅为7.1%。本研究为棱边强化薄壁部件的强度设计及其在车身结构中的应用提供了参考。     

压弯联合作用下薄壁梁轴向压溃的条件

对薄壁梁在轴向压力和弯矩联合作用下产生的弯曲和轴向压溃两种变形模式进行了理论分析,研究了其对应的载荷条件,并建立了薄壁梁的有限元模型,对理论分析结果进行了数值验证和进一步的探究。结果表明,对于受压、弯组合载荷作用的薄壁梁,当截面所受弯矩小于其截面极限弯矩的15%时,可以避免弯曲变形而只产生轴向压溃;合理的诱导可有效地避免弯曲的产生。     

棱边强化薄壁方管轴向压溃吸能特性

采用Hypermesh 9.0和Lsdyna 971数值仿真分析了棱边强化对薄壁方管轴向压溃过程能量吸收机理的影响。基于单个方管折叠单元能量平衡方程,采用分项能量修正法和影响因子归一化建立了棱边强化薄壁方管轴向压溃能量平衡方程。理论推导出棱边强化方管平均压溃力预测公式和吸能增幅表达式,其中,平均压溃力的仿真结果与预测公式计算结果吻合较好。Q235方管压溃试验结果表明,棱边强化方管平均压溃力公式也可用于预测原始方管,且效果更好。吸能对比表明:棱边强化后,棱边与平板的塑性变形在轴向压溃过程中存在强耦合关系,两部分的吸能均有提升。对于截面为56.36mm×56.36mm、厚度为1.0mm的薄壁方管,棱边约强化4倍,4条棱边仅占薄壁方管截面9.09%,理论上可使方管总体吸能量提升近30%,可见棱边强化能显著提升薄壁方管轴向压溃吸能水平。     

单帽型薄壁梁弯曲和轴向压溃吸能的理论预测方法研究

以Kecman薄壁梁弯曲压溃理论和Wierzbicki超折叠单元理论为基础,建立一种改进的单帽型薄壁梁准静态弯曲压溃和轴向压溃理论模型,并推导相应的吸能公式。该模型适用于求解同材同厚、同材异厚、异材同厚和异材异厚的单帽型薄壁梁弯曲压溃和轴向压溃吸能。试验和数值仿真结果表明:与传统理论和模型相比,改进理论模型对于预测单帽型薄壁梁的弯曲压溃和轴向压溃吸能具有较高的精度,在应用范围方面更具有通用性。     

帽型薄壁管件准静态压溃模拟计算中焊点的处理方法

以单帽薄壁管轴向准静态压溃试验为基础，研究了帽型薄壁管准静态压溃有限元分析中焊点的建模方式。在Ls-Dyna平台上系统地分析了不同类型的焊点模型对于单帽结构准静态压溃模拟计算中平均压溃力及变形模式的影响，通过对比模拟结果与试验结果，得出了适用于帽型薄壁管准静态压溃模拟计算的焊点模型。     

基于抗撞性和设计空间的薄壁直梁参数优化

运用碰撞仿真技术,对能够代表汽车前纵梁的6种薄壁直梁进行了截面形状选择;针对所选取的较优截面形状直梁的截面尺寸、板厚和材料强度进行了正交试验设计,以吸能、比吸能和压溃距离为主要评价指标建立了响应面模型并进行优化.结果表明,优化后的直梁在质量仅增加3.2％的情况下,不仅抗撞性明显提高,而且设计空间下降了约27.1％.     

基于理论推导的前端结构耐撞性设计

为使车身结构耐撞性开发工作更早地介入到项目开发中来,并获得理想的前端结构压溃模式以及碰撞波形,推导了前端结构断面力以及长度的理论方法。引入三阶等效波形的设计方法,将碰撞波形分为:吸能盒压溃阶段﹑纵梁前端压溃阶段﹑纵梁后端以及前围侵入3个阶段;分别设定每个阶段前期的波形目标,推导结构的断面力;依据能量守恒原理,推导每个阶段结构的长度。仿真验证了该推导方法。结果表明:用本方法推导的断面结构可以实现理想的轴向压溃模式。因而,用该方法可以在概念设计阶段有效地确定车身结构的关键设计参数,尤其适用于完全正向开发车型。     

轿车车身概念设计阶段采用梁板混合模型的正面耐撞性仿真研究

根据薄壁梁的轴向压溃和弯曲的基本理论,获取了薄壁梁的刚度特性。采用6自由度非线性弹簧单元和它与梁单元的组合分别代替原方管轴向压溃和弯曲有限元模型中壳单元的分析结果表明,它们能较好地模拟薄壁梁的碰撞变形过程。然后,将其用于建立某轿车前舱结构的梁板混合分析模型,分别用梁板混合模型和原板壳详细模型进行正面碰撞仿真,结果对比表明梁板混合模型不但能和板壳模型同样好地预测轿车的正面碰撞性能,而且可缩减约85%的仿真时间。     

薄壁结构在汽车吸能盒中的应用与展望

汽车安全性能是消费者购车时的关键考量因素。其中汽车的耐撞性能尤为关键,其核心部件吸能盒可以通过变形和压溃等机制吸收冲击能量,从而更大限度地保护乘客安全。为优化薄壁结构吸能盒性能,提高车辆耐撞防护性,分析了薄壁结构吸能盒的性能评价指标及其结构类型,揭示其变形吸能特征,最后提出对未来薄壁吸能盒发展的策略和建议,旨在为汽车安全领域的研究和实践提供思路。     

大断面隧道仰拱底鼓破坏模式

仰拱作为隧道重要的组成部分,其底鼓变形是影响路面及轨道平顺性的关键因素,与车辆的安全运行息息相关,为确定大断面隧道仰拱底鼓的基本破坏模式,弄清仰拱底鼓产生机理,采用室内模型试验与扩展有限元数值模拟相结合的方法,对不同加载模式下仰拱底鼓的基本破坏模式进行研究,将试验结果与扩展有限元结果进行比较,验证试验中破坏模式的准确性。将围岩压力分为底部受力占优,侧面受力占优以及底部和侧面受力同时占优3种情况,以确保模型试验加载方式的可靠性,并对其破坏机理进行分析。研究结果表明：大断面隧道仰拱底鼓破坏的基本模式可以分为U-W形破坏、U-LJ形破坏以及U-H形破坏3种;U-W形底鼓时仰拱底部承受较大的顶升力,引起仰拱隆起变形,以仰拱中心受弯破坏为主,仰拱两侧拱腰处与上部衬砌相连,对其隆起有一定的阻碍作用,导致中心部位隆起速度明显高于两侧,最终形成W形的破坏形态;U-LJ形破坏时仰拱承受较大的水平轴力,导致仰拱出现剪切破坏,最终形成W形的破坏形态;U-H形破坏时仰拱在底部和侧面荷载的挤压下,仰拱与边墙的连接部位受剪破坏,无法有效传递轴力,最终导致仰拱与边墙脱开;仰拱中心以及仰拱与边墙连接部位为仰拱的易损薄弱位置;研究成果可为隧道仰拱结构的设计和施工提供理论依据,对保证隧道的安全运营具有重要意义。     

准池铁路黄土路堑边坡病害分析及整治研究

结合准池铁路DK60+050～+130路堑边坡单侧发生的局部坍塌病害，根据现场调查、地形特征与水文地质资料，探究黄土边坡病害产生的机制以及诱发因素；利用有限元强度折减法对边坡稳定性进行分析，计算比较整治前后边坡稳定安全系数及剪切应变。经过两年半运营期，验证了边坡卸载减重、增设重力式挡土墙以及完善排水系统等综合措施控制了路堑边坡变形，取得了良好的整治效果。     

疏排桩在土钉墙支护基坑中的加固效果试验研究

采用同济大学中型岩土离心机,进行了6组疏排桩－土钉墙组合支护基坑的离心机模型试验。基于离心机模型试验结果,探讨了疏排桩在土钉墙支护基坑中的支护效果。研究结果表明:在土钉墙支护基坑中设置疏排桩,能有效减小支护结构地表沉降,桩间距越小时,支护结构地表沉降值也越小;设置疏排桩能显著改善土钉墙变形过大的缺点,桩间距越小时,支护结构的侧向变形也越小;设置疏排桩不仅能提高支护结构的稳定性,还能改变支护结构的破坏模式。在土钉墙支护基坑中,设置疏排桩后支护结构的破坏模式主要表现为3种形态。     

基于砂箱模型试验的包裹式加筋土挡土墙稳定性影响因素分析

为了减少包裹式加筋土挡土墙的安全冗余,增加工程经济性,在传统包裹式加筋土挡土墙的回折端将满铺拉筋布置为条形拉筋,通过估算及试验研究确定各设计参数的取值,再利用砂箱模型试验分别研究加筋土挡土墙的层数、条形拉筋数量、长度以及布置方式对新型挡土墙的影响。分析结果表明:①层间距决定着挡土墙的破坏类型,层间距过大导致位移超限,层间距小拉筋断裂也不会立即发生坍塌破坏;②层间距还影响着挡土墙的破坏特征,层间距过大挡土墙出现拉筋断裂即坍塌的破坏特征,降低层数后,拉筋断裂也不会立刻坍塌;③回折段条形拉筋长度主要抑制挡土墙的     

黄土公路隧道衬砌受力特性测试研究

通过对浅埋黄土公路隧道衬砌受力现场测试,研究了隧道衬砌围岩压力、钢花拱轴力和二次衬砌混凝土应变随时间变化以及不同位置分布情况。结果表明:拱部和边墙围岩压力先是增大后减小然后趋于稳定,隧道周围土体有局部坍塌的可能,按实测值推算的竖向围岩压力小于按已有公式计算的值,钢花拱轴力稳定较快且以受压为主,二次衬砌和仰拱的承载作用并不明显。     

特大跨隧道在双侧壁岛坑法施工下的数值模拟

依托实际项目，运用FLAC3D进行后处理，模拟双侧壁导坑法用于V级围岩的施工，全面展示了暗挖隧洞右洞的分步开挖对左洞初期支护应力、右洞周围围岩变形的变化规律。结果表明：对于开挖洞在既有洞初期支护上产生的支护轴向应力规律，双侧壁导坑法和全断面开挖理论规律基本一致。开挖洞在双侧壁导坑工法下，地表沉降会出现下导坑较上导坑对地表沉降影响更大的规律。在偏压工况下，开挖对于地面沉降量在大偏压侧较小偏压侧更明显。导坑法对地面沉降会产生peck曲线的叠加效应，但最终沉降曲线满足peck沉降理论。     

基于PLAXIS 3D技术的深基坑开挖对既有地铁结构影响分析

运用PLAXIS 3D有限元分析软件,对邻近既有地铁结构的某工程基坑开挖过程进行了模拟,分析了在开挖过程中地连墙位移的变化规律及开挖对既有地铁结构变形的影响。结果表明:基坑开挖会引起基坑长边中间部位的坑外地表发生沉降;基坑开挖至坑底后,围护结构的变形模式为“内凸型”,最大水平变形发生在基坑长边中间部位的坑底附近。     

基于PLAXIS的复合土钉支护变形及内力分析

为了研究复合土钉支护基坑变形规律以及结构内力变化,以长沙高新区公安分局办公楼深基坑工程为基础,运用PLAXIS有限元程序对基坑开挖支护过程进行数值模拟分析,并与实测数据相对比,结果表明:1PLAXIS有限元程序能有效模拟基坑开挖支护过程,可用于对实际工程的基坑变形和结构内力变化的预测;2坑壁位移的曲线分布大致呈"鼓肚子"状,基坑周围地表最大沉降发生在距坑壁一定距离处,而不是坑壁附近。基坑底的隆起量在坑壁处最小,在基坑中心处最大;3锚杆锚固段轴力随开挖深度的增大而增大,沿长度方向减小,土钉轴力分布呈现"中间大,两头小"的特征。     

基于现场实测的隧道初期支护受力模式分析

为研究隧道初期支护的受力模式,以蒙华铁路在建隧道为工程依托,开展隧道洞周位移和初期支护受力状态的现场测试。结果表明:1)初期支护普遍受压,结构处于小偏心受压状态;2)隧道洞周位移收敛值较小,且隧道整体向净空侧变形,与初期支护普遍受压的受力模式一致;3)洞周位移、锚杆轴力和初期支护的受力状态均不符合塌落拱式的受力模式,而符合围岩与支护相互作用而产生的形变压力特征;4)格栅钢架对结构的抗压-剪承载力贡献非常小,初期支护斜截面的抗剪强度主要由混凝土控制,格栅钢架的作用仅是在混凝土开裂后提供峰后韧性。