车身薄壁梁结构刚度特性的仿真研究

将车身薄壁梁截面参数对其弯曲刚度和扭转刚度的影响进行定量分析和性能优化意义重大.以车身薄壁梁的刚度质量系数SME作为评价指标,通过对典型闭口和开口截面梁的分析,得到了薄壁梁截面参数与SME的解析表达式.利用HyperMesh软件进行有限元仿真计算,对定量化表述的理论公式进行了验证,并提出基于刚度特性优化的薄壁梁截面设计...     

扭转梁悬架碳纤维复合材料横梁结构优化

鉴于碳纤维增强复合材料(CFRP)轻质高强的特点,本文中将某乘用车扭转梁悬架原钢质横梁用碳纤维复合材料替代,并进行结构优化设计。首先,通过碳纤维增强复合材料层合板力学性能试验获得材料力学参数,建立悬架扭转梁有限元模型,并对扭转梁中的碳纤维复合材料横梁截面进行改进设计。在此基础上,综合考虑横梁质量、刚度和工艺约束,对CFRP横梁进行铺层厚度、角度和铺层顺序的多层次优化。优化后,在满足各项性能指标的情况下,碳纤维增强复合材料横梁比原钢质横梁轻量79.34%,取得显著的轻量化效果。     

基于拓扑优化的液压成形管件扭力梁设计研究

液压成形工艺适宜于生产空心变截面轻体管件,应用于汽车底盘扭力梁零件可以获得更好的刚度、强度等性能,因此近年来得到越来越广泛的应用。文章建立了变截面线长液压成形管件扭力梁正向设计思路及流程,基于设计空间和设计目标开展拓扑分析分析,在此基础上设计了扭力梁概念模型,结合拓扑分析及敏感参数影响研究在概念模型基础上进行了多轮细化设计,获得了满足设计目标要求的变截面线长液压成形管件扭力梁设计,成形仿真分析显示,设计零件满足可成形性要求。     

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。     

体外预应力钢-混结合梁桥温度效应分析

针对简支体外预应力钢-混结合梁,考虑钢梁与混凝土之间的相对滑移,温度沿混凝土截面线性分布,体外预应力筋直线布置,剪力钉所受到的剪力和钢梁与混凝土板的相对滑移呈线性关系,推导出结合梁及体外预应力筋由温度效应产生的内力计算公式。通过算例与有限元分析进行对比,并讨论了在日照温度效应下,各种因素对体外预应力钢-混结合梁温度应力的影响。结果表明:公式法和有限元法计算结果吻合;日照温度效应使简支结合梁的混凝土板受压,钢梁顶部受拉,底部受压,对体外预应力筋应力影响很小;当剪力钉刚度足够大时,温度应力不随剪力钉刚度变化而变化,剪力钉布置和桥梁跨度对体外预应力钢-混结合梁温度应力的影响不大。     

桥墩在自重及风荷载下稳定性的位移判断法浅析

探讨通过位移条件判断高墩的稳定性,以此丰富现有的判断条件。基于理论推导求得矩形截面（包括双薄壁）桥墩在风荷载及自重作用下的位移函数,发现双薄壁墩合理截面的内在关系,并通过有限元计算及与实际双薄壁墩截面的对比验证其正确性。通过理论推导提出了高墩稳定性的位移判断条件,此方法简单,方便,准确度较高。     

客运专线铁路(60+128+60) m连续梁拱桥动力性能分析

以高速客运专线铁路上跨度(60 128 60)m连续梁拱桥为研究对象,采用空间有限元分析模型,计算桥梁的自振特性,探讨横撑刚度和拱肋截面形式对桥梁自振特性的影响,评价桥梁的动力性能和列车运行安全性与舒适性。     

基于截面力设定的纵梁轻量化半经验设计

采用半经验方法,通过分析同级对标车型的纵梁各断面通过力,获得了纵梁通过力的设计目标;根据本文提出的薄壁管梁压溃力公式,反推出纵梁所采用的尺寸、材料;根据结构轻量化原则,在概念设计阶段确定了纵梁的最优设计参数。通过对碰撞加速度、吸能盒、纵梁的试验与仿真结果对比可知,本文所提设计方法合理有效。     

SH6700轻型客车地板第一横梁的断裂分析

针对SH6700轻型客车地板第一横梁的断裂现象进行了分析和探讨，在此基础上提出了三种结构改进方案。用有限元软件分别对原设计和改进方案进行了力学计算和分析，通过类比分析法，并考虑经济成本，认为第一种改进方案最为理想，即在原设计基础上焊接第一横梁加强梁，它的作用是使第一横梁形成封闭的空腔，增加横梁的断面面积和惯性矩，使应力比有所降低。     

基于弯扭刚度的某轿车车身梁结构灵敏度分析

讨论车身梁结构灵敏度分析对整车性能控制的重要性;简要介绍结构灵敏度知识;描述有限元参数化模型的建立过程;详细研究灵敏度分析结果;确定对弯扭刚度影响较大的梁及其截面属性。     

考虑防火涂料的PC箱梁时空温度场及刚度退化试验研究

为了明确涂有防火涂料的预应力混凝土（PC）箱梁火灾温度场及火灾后的刚度退化性能,针对3片有、无膨胀型防火涂料的PC简支箱梁开展了火灾模型试验研究。基于预应力混凝土梁受火性状推导了刚度衰变率与挠度衰变率关系方程,通过分析混凝土箱梁截面时空温度场分布状态,基于分区域理论提出了一种PC箱梁受火损伤后初始截面等效刚度简化计算方法,并基于自振频率推导了受火梁动刚度计算公式;对模型梁进行了火灾后的静力逐级加载和动力性能试验,分析了受火梁挠度、频率等静、动力参数的变化规律,研究了受火损伤状态对箱梁静、动力特征参数的影响;基于理论计算和试验数据对比分析了受火梁静、动力刚度在不同损伤状态下的退化规律。研究结果表明：膨胀型防火涂料的使用显著降低了预应力混凝土箱梁的高温敏感性,混凝土温升速率明显下降,大幅降低了混凝土结构温度,有效减少了混凝土结构开裂和爆裂现象;受火试验梁的截面静刚度随荷载增加而逐渐减小,且初始损伤越大,进入弹塑性阶段发展越快,越早达到结构极限承载力;初始损伤状态对结构截面静刚度的影响大于对结构动刚度的影响,且截面静刚度衰减速率比动刚度衰减速率更快。提出的受火梁静、动刚度及固有频率的简化计算方法可为火损箱梁的结构静、动力性能初评估提供理论依据。     

矿山法隧道与车站小角度斜接施工研究

为验证以色列红线轻轨东标段8号线矿山法隧道与Em Hamshavot车站12°斜接施工方案的可行性和安全性,利用三维有限元软件和刚度等效理论对车站接口、地下连续墙、不规则C型断面以及邻近4号路挡土墙的稳定性进行研究和分析,同时辅以监测数据进行校核。研究结果表明:有限元位移计算值小于实际监测值,实际监测值小于结构允许值;隧道开挖对挡土墙前排桩基影响较大,但其最大拉应力值仍小于其自身混凝土的抗拉强度;土体对墙梁的最大压应力为0.84 MPa,土体与墙梁间的剪应力最大值为0.29 MPa,超出二者粘结参数40 k Pa,其相互作用不能简单的由墙体或者土体自身来平衡,而是需要横支撑对其进行平衡;隧道开挖过程中,洞口处地下连续墙的压应力增值较大,但仍在混凝土自身抗压强度范围之内。墙梁的拉应力超出混凝土自身抗拉强度,但提供拉应力所需的钢筋量远小于墙梁实际配筋量。     

配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱梁纯扭试验研究

研究了配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱梁纯扭的受力性能;介绍了试件设计及其材料力学性能、施扭装置和各种测量方法;分析了各级扭矩荷载作用下,构件线扭转角、跨中截面畸变、钢筋(纵筋和箍筋)的应变、构件混凝土开裂后截面不同位置处裂缝沿纵向夹角的规律;探讨了配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱形梁受扭破坏机理并提出了相应的开裂扭矩和极限扭矩计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

城市道路横断面优化设计方法研究

城市道路横断面是承担交通流的直接空间载体，其设计水平的高低会对交通运行效率产生直接影响。鉴于此，首先对城市道路进行了分类，并从交通方式、景观绿化、土地利用等方面分析了其对横断面优化设计的影响；其次研究了城市道路横断面通行能力的计算方法、影响因素及横断面车道数优化计算方法；最后探讨了道路横断面宽度与建筑高度关系，以及慢行交通一体化设计理念，并提出在满足城市道路基本功能的基础上，实现交通量和空间性能的有机结合的城市道路横断面优化设计方法，以期为类似城市道路横断面设计提供一定的理论指导。     

钢筋混凝土空间梁单元截面刚度计算的Cranston方法应用探讨

研究了用空间杆系有限元进行钢筋混凝土结构空间弹塑性极限承载力分析中求截面弹塑性刚度的Cranston方法。通过理论分析,指出了已有方法在Cranston迭代收敛后求截面刚度的缺陷或不明确之处,提出了用有效截面的换算截面重心及数值积分求截面刚度时,均应采用微元切线模量的观点。在自编程序中采用不同模量对同一试验进行了全过程分析,有限元分析结果与试验结果对比,证明了该方法的正确性,可以用于大跨度钢筋混凝土结构的极限承载力分析。     

Effect of structural variables on automotive body bumper impact beam

Increasing fuel economy has been a central issue in the development of new cars, and one of the important strategies to improve fuel economy is to decrease vehicle weight. In order to obtain this goal, researchers have sought to make bumpers lighter without sacrificing strength, ability to absorb impact, or passenger safety. In this study, the effects of structural variables on the torsional stiffness of a body bumper impact beam were analyzed for possible weight reduction. To this end, the effects of variation of section height, increase of impact beam thickness and the addition of stays in a bumper impact beam were carefully investigated and compared. Among these, the most effective way to increase the torsional stiffness of the bumper impact beam was found to be increasing the section height. In addition, the potential for overall weight reduction of the impact beam was examined by comparing the crash capability of a bumper using conventional steels with that of high-strength steel (boron steel) with a tensile strength of 1.5 GPa. This analysis could serve as a guide to design for optimal bumper impact beam development.     

等截面薄壁箱梁剪力滞效应的能量变分法解

在用能量变分法求解薄壁箱梁的剪力滞问题时,不同于以往假设箱梁的上顶板、悬臂板和下底板具有相同的纵向位移转角差函数,采用了三个不同的纵向位移转角差函数来反映薄壁箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,通过变分原理建立了薄壁箱梁弯曲变形的控制微分方程,并获得相应的解析解。结果与采用相同位移差函数的解析解和ANSYS有限元计算进行比较分析,验证了本文方法更合理。     

输变电线路铁塔变截面嵌岩桩受力特性的数值模拟分析

变截面桩因具有高承载力、低造价的优点而得以广泛应用于软土场地。为了探究分层场地变截面桩适用性,以川藏联网输变电工程中广元地区铁塔桩基为例,通过数值模拟研究了相同嵌岩深度时变截面直径及嵌岩桩径对基桩竖向和水平承载特性的影响规律。结果表明:增大变截面直径和嵌岩桩径,均能提高极限承载力、控制桩顶沉降和水平位移。在竖向极限承载力方面,变截面直径存在一个最优值,该值等于扩大头直径。与等截面桩相比,变截面桩最多可以提高1.15倍竖向极限承载力,其提升作用主要表现在变截面处端阻力的增加,且基岩侧摩阻力的发挥程度也可从0     

锚贴U形钢板-混凝土组合加固RC梁的抗弯试验

为了研究锚贴U形钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能，设计5根加固梁和1根对比梁进行抗弯试验。试件的主要设计参数包括有无加载历史、钢板纵向加固长度、钢板厚度和螺杆间距。加载仪器采用1 000 kN梁柱加载系统，应变采集使用静态应变分析系统，挠度采用机电百分表测量。试验过程中，观测记录试验梁在荷载作用下截面应变、跨中挠度、加固部分与原混凝土之间的相对滑移、裂缝的产生与发展。基于平截面假定，推导试验梁的极限抗弯承载力计算公式，并对比模型试验与理论分析结果。试验结果表明：与未加固的对比梁相比，锚贴U形钢板-混凝土组合加固后的试验梁其开裂弯矩提高近50%，极限抗弯承载力提高约1倍；钢板纵向加固长度对梁的整体刚度有显著的影响，加固范围越大刚度提升越显著；加固范围应充分考虑加固部分截断处截面的抗剪能力，避免使试件从塑性弯曲破坏模式变成脆性剪切破坏模式；对比螺杆间距15 cm与30 cm试验梁的结果发现，只要符合构造要求的螺杆间距对试件的承载能力影响很小，但对裂缝开展有一定的影响，螺杆间距越密其裂缝开展明显变小；随着加固钢板面积增大，抗弯承载力也随之提高。针对加固后适筋破坏的RC梁，推导了极限抗弯承载力计算公式，利用公式计算出的极限抗弯承载力的理论值与试验值相对差值均在10%以内。     

Development of knowledge based body structure concept design model

The purpose of this study is to propose a concept design process for an automotive body structure using technical information on the major joints and members of vehicles. First, in order to collect the technical information on major joints and members, 17 vehicles were selected using benchmark data. The collected technical information for the selected vehicles was the cross sectional shapes of each joint and member which were used for the analysis of joint stiffness, crashworthiness and static stiffness of the member to make a database along with cross section properties. This study applied a ‘What If Study’ technique to perform a concept design of an automotive body using the analyzed information and selected cross section meeting the design objectives. The criteria for the selection of the cross section were defined by subdividing the defined design objectives of an automotive body structure and constraints into members and joints. In order to configure an analysis model of an automotive body structure using the selected cross section, a shape parametric model was used and static stiffness, dynamic stiffness and crashworthiness were assessed to evaluate the configured automotive body structure. The evaluation result showed that the crashworthiness and static/dynamic stiffness were improved compared to an existing body structure. In addition, the weight of the body structure was reduced. Through this study, the process that can rapidly and effectively derive and evaluate the concept design of an automotive body structure was defined. It is expected that, henceforth, this process will be helpful for the study of automotive body structures.