基于熵权TOPSIS法的CFRP防撞梁轻量化研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计。首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能。在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案。结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82%。     

基于抗撞性的汽车B柱碳纤维加强板优化设计

考虑到碳纤维增强聚合物基复合材料的特点,本文中将某乘用车B柱原钢材加强板用碳纤维材料替代,并进行优化。首先在整车侧面碰撞有限元模型的基础上进行B柱子结构模型的解耦,利用子结构动态模型进行了B柱加强板的材料替换和性能计算,确定了初始纤维板铺层和厚度;为充分发挥复合材料可设计性的优势,采用面向复合材料的结构优化方法进行了纤维复合材料的铺层厚度、角度和铺层顺序优化。对比原车结构,在抗撞性不变的前提下,碳纤维B柱加强板取得显著的轻量化效果。     

汽车顶盖复合材料前横梁铺层多目标优化设计

以自主品牌某型号汽车顶盖复合材料前横梁为研究对象,以整车模态频率、弯曲刚度、抗压性能为优化目标,通过编程实现以复合材料铺层的工艺要求为约束条件,对碳纤维复合材料前横梁进行多目标铺层优化,最终获得了Pareto优化解。在Pareto优化解中选择一组折衷的优化铺层方案,结果显示,优化后的铺层方案性能优于初始设计方案。     

CFRP十二直角薄壁梁保险杠的轻量化设计

针对某B级轿车保险杠总成轻量化改进设计,基于碰撞能量管理的方法,确定了保险杠吸能目标,采用正向设计的方法进行详细尺寸设计。吸能盒采用外层为碳纤维增强复合材料(CFRP)、内层为低碳钢板的十二直角薄壁梁结构,根据薄壁梁压溃理论,分别确定两层材料厚度理论值。横梁采用单层CFRP材料的十二直角薄壁梁结构,以刚度等效替代方法,确定横梁厚度理论值。以厚度理论值为基础,设计一系列对比方案,最终通过高、低速碰撞验证选出合理方案,在保证吸能要求的前提下,使保险杠总成质量减轻41.5%。     

碳纤维复合材料导流罩轻量化设计技术研究

为满足商用车轻量化发展需求，从材料轻量化角度出发，将某款商用车驾驶室的玻璃钢顶导流罩替换为碳纤维环氧树脂基复合材料（CFRP）顶导流罩，实现了降重30%的目标，同时性能指标达成，甚至优于原玻璃钢顶导流罩；基于3D-Hashin复合材料失效准则和Cohesive分层失效准则，建立了CFRP基本力学性能仿真模型，并通过与试验结果进行对比，验证了模型的有效性与材料参数准确性；通过优化碳纤维复合材料层合板的铺层角度设计，建立顶导流罩有限元模型，将两种材料的约束模态和刚度进行对比分析，结果表明：与原玻璃钢顶导流罩相比，碳纤维复合材料（CFRP）顶导流罩在显著降重的基础上，约束模态和平均刚度均有所提升，且满足强度性能指标。     

碳纤维复合材料汽车翼子板优化设计研究

碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)零件的性能与其结构形式和铺层方式相关,合理的结构设计及铺层方式可充分发挥CFRP的效能。以CFRP汽车翼子板为研究对象,在保证性能要求的前提下,采用自由尺寸优化方法进行翼子板结构优化设计。在此基础上,将拉丁超立方采样与有限元方法相结合,获得翼子板设计空间的初始样本数据,建立以安装点刚度为目标的Kriging模型,并利用期望改进准则不断提高模型精度。基于构建的Kriging模型,采用遗传算法求解翼子板最佳铺层方式,使优化后的CFRP翼子板减重效果达到43.1%。     

后扭力梁系统研发及某液压成型结构梁改型优化设计

对扭力梁剪切中心、横梁截面、扭转刚度以及悬架运动特性确定悬架设计的关键点,通过优化方法来达到预先设定的性能,并成功运用于液压成型扭力梁改型,大大降低开发费用及技术难度。     

扭转梁式半独立后悬架系统开发

在扭转梁式半独立后悬架系统开发时,需要设计师平衡各种利弊因素,通过优化方法来达到预先设定的性能.扭转梁的剪切中心、横梁截面、扭转刚度以及悬架运动特性的确定是这种类型悬架设计的关键点.     

连续碳纤维增强复合材料汽车顶盖铺层优化

本文中基于抗雪压性能需求,对连续碳纤维增强复合材料汽车顶盖结构开展了多层次铺层优化设计。首先,进行了连续碳纤维增强复合材料力学性能试验和参数反求,并将分析所得应力应变曲线与试验结果对比,结果误差均在允许范围之内,验证了所选取的材料本构模型参数的正确性。然后,以顶盖质量最小化为目标,开展了汽车顶盖自由尺寸优化、尺寸优化和层组优化,在优化过程中同时兼顾了工艺约束和顶盖刚度两个方面的要求。优化后,连续碳纤维增强复合材料汽车顶盖的质量比原始钢制件减轻了59.3%,顶盖在加载过程中未出现明显的屈曲现象,满足设计要求。     

基于某车型后扭力梁悬架K&C特性分析

为了获得扭力梁横梁开口角度、横梁位置、衬套安装角度三个因素对于扭力梁悬架KC性能的影响,通过Hyper Mesh软件将建立的扭力梁柔性体导入ADAMS/CAR软件中进行悬架KC特性仿真分析,分析得到横梁开口角度及位置对与悬架的KC特性影响较大,尤其前束角和侧倾中心高度的变化,为扭力梁前期设计提供参考,为后期悬架KC特性优化提供了方向。     

分离式钢箱梁不同横梁构造方案计算和比选研究

分离式钢箱梁逐步在大跨度悬索桥和斜拉桥中得到应用。针对分离式钢箱梁的连接横梁相对薄弱、构造复杂等特殊性,采用有限元软件ANSYS建立空间有限元计算模型,研究对比不同横梁构造方案的详细受力情况。通过计算分析,掌握分离式钢箱梁受力性能,使结构处于安全的受力状态,从而达到优化设计的目的,为同类桥梁设计提供参考。     

斜拉桥粉沙软土地基现浇箱梁支架基础施工技术

神舟友谊大桥主跨为现浇混凝土箱梁,采用落地现浇支架施工,由于支架基础存在4~6 m的粉沙地基,地基承载能力低,变形大。采用钢管混凝土扩大基础施工工艺,提高地基承载力。支架上部承重按等跨连续钢梁布置。钢管桩顶横向设双拼I40b工字钢横梁,横梁与桩顶钢板焊接,横梁上布设纵梁,横梁与纵梁在接触点采用焊接,纵梁上承碗口式满堂支架,支架上托横线安装方木横梁,上铺大钢模板,作为箱梁底模。以确保箱梁施工的质量和支架结构的安全,可为类似软土地基上现浇箱梁的支架施工提供参考。     

CFRP筋加固梁抗弯刚度影响因素的试验研究

通过CFRP筋体外预应力加固钢筋混凝土梁的试验,研究了混凝土标号、原梁配筋率、体外预应力束弯折角度、损伤度及带载水平对加固梁刚度的影响。通过研究得出了相应结论。其研究成果对CFRP筋体外预应力加固技术具有一定的借鉴作用。     

悬架-轮胎-胎面自激振动系统建模与分析

为了研究轮胎不均匀磨损与悬架特性的关系,建立了悬架-轮胎-胎面自激振动系统理论模型。在对扭杆梁式后悬架进行力学分析等效的基础上,综合了轮胎-胎面摩擦系统,在ADAMS中建立了能够反映车轮定位参数（前束角、外倾角）和胎面侧向位移的系统模型。通过仿真分析得到了自激振动系统的振动特性,有利于进一步的整车动力学分析和轮胎不均匀磨损研究。     

扭转梁后悬架C特性对转向特性的影响分析

为分析扭转梁C特性对稳态转向性能的影响,文章以模态综合法建立了某乘用车扭转梁后悬柔性模型,对建立的原型车进行侧向力C特性仿真,与对标车进行对比发现仿真与试验值存大较大差异,且侧向力前束特性存在较大的过度转向趋势.通过优化安装衬套的刚度使得原型车与试验结果吻合,最后对整车进行稳态回转仿真发现,负的前束侧向力特性不利于转向,优化后的模型提高了整车不足转向.     

纵横梁耦合连续体系在城市立交桥分合流位置处的应用分析

城市立交桥在分合流位置常通过采用异形钢结构桥梁,并设置伸缩缝的形式适应桥面宽度的改变。但对于日益增多的城市立交桥改扩建工程,分合流位置有时需要设置大型门架横梁跨越地下管网或构筑物,此时在该处设置伸缩缝会因主梁与横梁高度的叠加,导致结构高度过大。为研究该情况下的桥梁结构选型问题,提出在分合流位置采用纵横梁耦合的连续体系方案,借助有限元计算方法,对该类桥型的结构可行性进行分析,并讨论了支座横向偏心、门架横梁弯曲刚度对内力状态、整体刚度及支反力的影响,以期探明该类桥型的受力特点及关键力学参数。结果表明：恒载状态下的支反力均匀程度可作为控制性指标,检验该类桥型的受力合理性;适当增大门架横梁的弯曲刚度,可有效控制结构的竖向及扭转变形。     

现浇箱梁横梁计算分析研究

对现浇箱梁的安全验算,主要包括主梁和横梁两部分内容。当然,最精确的计算方法是空间有限元实体单元计算方法。但对桥梁设计人员而言,空间有限元实体单元计算方法费时又费力,往往计算效率很差。将现浇箱梁分为主梁和横梁两个部分计算,即:将空间三维物体简化为平面二维物体,然后用平面杆系分别计算纵向主梁和横向横梁。但是,对于横梁计算,计算参数(主梁传递的剪力分布等)的取值不同,配筋结果往往有很大出入。通过工程实例深入研究了横梁的受力特性(ANSYS空间实体单元),并且根据横梁受力特性选定了最为稳妥的横梁简化计算方法。     

CFRP缆索体系悬索桥的优势及可行性研究

在与钢缆索悬索桥比较的基础上,讨论CFRP缆索体系悬索桥的优势及其可行性,提出可能遇到的技术问题和可供参考的解决方案,并指出今后需加强研究的内容。