基于J-C型材料模型的整车正面碰撞结构优化

根据拉伸试验结果,考虑应变率效应及温度效应,确定了B420LA及HC420/780DP材料的J-C型动态拉伸本构方程,并将这2种材料用于某款新能源汽车的前纵梁结构设计。基于LS-DYNA程序,采用数值仿真的方法,考虑整车正面碰撞工况前纵梁结构的变形模式及压溃吸能效果,对前纵梁结构进行了优化设计。结果表明,优化后的前纵梁压溃变形模式更好、吸能效果更优,左、右侧整车加速度峰值由58.1g与56.2g分别降为38.0g与39.2g,前围板过程最大侵入量由208.7 mm降低为182.2 mm,符合汽车正面碰撞工况研发的需要。     

解决正面碰撞布置问题的优化方案

文章针对某左舵车型在正面碰撞开发过程中出现车体加速度较大和局部车身侵入量过大问题进行分析,运用仿真手段进行原因分析,针对车身结构和机舱布置存在的缺陷,提出有效的改进方案。优化后车体加速度和车身侵入量等均得到改善,车体加速度由原来的51.2g降低到39.5g,车身侵入量由78mm减小到40mm。结果表明优化变速器与副车架以及车身安装点相撞问题并配合优化纵梁的变形模式后,各项指标均达到C-NCAP 2021五星目标值要求。     

全铝车身电动轿车正面碰撞仿真和优化

为研究全铝车身电动轿车正面碰撞的耐撞性,应用ANSA建立了全铝车身电动轿车的有限元模型。依据C-NCAP对车身加速度、碰撞速度、车门变形量指标的规定,在LS-DYNA中对所建的全铝车身电动轿车的有限元模型进行了正面100%重叠刚性壁障仿真碰撞试验。试验结果表明:全铝车身电动轿车在正面碰撞过程中车身加速度大,在0.033 s时加速度达到最大值59.6g,高于C-NCAP指标中的目标值50g;前侧车门的最大变形量为41.72 mm,高于C-NCAP指标中的目标值40 mm。针对全铝车身电动轿车正面碰撞存在的问题,设计使用4因素3水平的标准正交矩阵,对全铝车身电动轿车的车身结构参数进行了优化调整。利用LS-DYNA依次进行仿真计算分析,确定了各因素对车身加速度影响的主次顺序;对仿真结果进行极差分析、方差分析和显著性分析,获得了最优方案,即前防撞梁厚度3 mm,吸能盒厚度3.5 mm,前纵梁厚度2.8 mm,前防撞梁材料7003。优化结果表明:与基础模型方案相比,优化后车身加速度降低了23.8%,前侧车门变形量减小了9.6%,增强了全铝车身电动轿车的耐撞性,为全铝车身电动轿车正面碰撞安全的设计与改进提供了依据。     

某车型正面碰撞结构优化

针对某车型在正面碰撞试验中出现踏板和转向管柱侵入量超标的问题,对其产生原因进行分析。运用Hypermesh及LS-DYNA软件进行整车碰撞仿真分析,提出拉平纵梁、在前围板与A柱间以及在前地板增加连接件和加强件的结构优化方案。优化后纵梁的变形模式及前围侵入量均得到改善,前围最大侵入量由原来的343 mm减小到219 mm。表明优化纵梁结构、提高乘员舱总体强度的方案合理,该设计理念和方法可为其他车型的结构设计提供参考。     

微型客车正面耐撞性的结构优化研究

微型客车因其成本低廉,安全配置低,吸能空间有限,对车身结构的安全性设计有较高的要求.本文对某款成熟车型进行了正面碰撞仿真分析,并与试验结果进行对标,针对原车在车身安全设计方面的缺点,对该车的纵梁结构进行优化,对截面形状、加强板结构、诱导槽等进行改进设计,设置合理的前部刚度.优化后,车身最大加速度降低了38.5％,平均加速度降低了5.3％,结构耐撞性得到明显提高,纵梁加强板减重1.18 kg,并且碰撞相容性也得到了优化.结果表明,在乘员空间和约束系统不变的前提下,新结构使整车耐撞性有较明显的提高,乘员伤害值有明显降低.     

某车型正面碰撞车身结构优化

为解决某车型在整车安全正面碰撞过程中,车身结构所存在的问题,对加速度、速度曲线及车身关键件的变形模式进行了分析,总结了车身结构存在的问题及正面碰撞过程中出现问题的原因,并结合车型安全开发目标及车身结构的要求,对吸能盒、左纵梁内部结构件、副车架纵梁及蓄电池支架提出了优化方案。通过对所提方案进行模型仿真模拟分析,并用HyperGraph对其模拟仿真结果进行后处理,分析优化后方案的优化结果,并确认了优化方案的可行性。有效地缩短了整车安全性能的开发周期,节约了实车碰撞试验验证的开发成本,为项目后期实车验证提供了理论依据。     

某越野车小偏置碰撞结构优化

针对25%小偏置碰工况,提出建立两道防线来应对,即前机舱设计的主动防线和乘员舱设计的被动防线,其中前机舱设计是应对小偏置碰的关键。利用建立的小偏置碰数学模型,推导出前机舱设计的两种思路:车体与壁障的重叠量最小、前机舱结构吸能最大,并且给出这两种思路的参考结构(shotgun环型结构)。利用这个设计思路对某非承载式车身越野车的前机舱和乘员舱进行设计优化,使小偏置碰性能的车体结构评价结果由POOR提升为GOOD,证明设计思路的有效性;同时,为了更好地利用承载式车身的结构特点,对承载式车身的汽车结构设计提出了建议。     

轿车改型开发中耐撞性及轻量化的研究

以速达公司某款车型为基础,进行车型改型开发。优化前防撞梁、前纵梁和防火墙的结构和材料,开发了一款质量轻、安全性高的紧凑型A级轿车。通过试验和有限元法对改型开发前后车型耐撞性进行分析,以防火墙侵入量、整车加速度波形、吸能盒和前纵梁的变形模式及吸能效果为改型开发目标,进行车身优化设计。结果表明,实现车身轻量化的同时,改善了整车安全性能和NVH性能。通过实车正面碰撞试验验证了结构和材料优化方案是可行的。     

纯电动SUV正面25%偏置碰撞仿真和优化

为研究某款纯电动SUV在正面小重叠碰撞下的安全性能,根据美国高速公路安全保险协会发布的测试规程,应用ANSA软件建立纯电动SUV正面25%偏置碰撞模型,利用LS-DYNA显式求解软件进行了计算。通过HyperView后处理软件分析了整车加速度、前围板最大侵入量、关键部件变形和吸能情况,发现该车型碰撞力有效传递路径为上纵梁传递到A柱,轮胎通过悬架系统传递到中地板边梁和门槛梁,而关键吸能部件(吸能盒和前纵梁)没有成为有效的碰撞力传递路径;乘员舱相关部件(A柱、A柱上边梁及中地板边梁等)刚度不足,该车型乘员舱变形严重。针对该车型在正面25%偏置碰撞试验中乘员舱变形严重的问题,从改善碰撞力传递路径和采用轻型铝合金材料以提高乘员舱刚度两个方面进行了优化。结果表明:整车碰撞安全性得到有效提高,乘员舱侵入量明显减小,前围板最大侵入量由246.59 mm减小到151.29 mm,降低了38.65%,结构评级由"差"提升到"良好"。针对提高乘员舱刚度后整车加速度峰值过大的问题,进行了L9(34)正交试验分析,得到了在前围板最大侵入量由151.29 mm降低到146.49 mm的前提下,整车加速度最大峰值由55.86g降低到44.77g的最优组合方案。     

车身环状框架结构断面正向轻量化设计

在深入分析主断面库作用的基础上,研究了基于关键坐标及板厚的主断面属性计算方法,探讨了满足弯扭刚度及侧碰工况约束条件下车身前门环结构的优化途径。以车身刚度及侧碰性能为约束条件,主断面属性参数为设计变量,车身结构轻量化为设计目标,采用均匀拉丁超立方试验方法进行样本点的选取,以Kriging插值近似方法构造代理模型,运用冲量梯度下降算法对数学模型进行优化求解,并通过实车试验验证了该优化方案的可行性。     

基于CAE的后纵梁加强板轻量化研究

利用DYNAFORM软件,对采用材料B250P1(厚2 mm)和新材料DP780(厚1.4 mm)的某汽车后纵梁加强板弯曲成型工艺进行了CAE分析,对比了凸凹模间隙、压边力和凹模圆角半径等因素对2种材料回弹性能的影响.基于CAE技术并结合工艺及模具参数优化结果,通过修改产品结构即增加台阶面控制了DP780钢后纵梁加强板的回弹,实现了将材料厚度减小0.6 mm、质量减轻30％的轻量化目标.     

基于参数化白车身的前纵梁响应面优化设计

以前纵梁为研究对象,基于SFE Concept参数化白车身模型,对正面100%刚性墙碰撞下的整车耐撞性能进行数值模拟和优化设计。文中引入"分析驱动设计"的理念,综合考虑有效加速度、效率、侵入量等多个评价指标,对纵梁的截面、厚度、长度等参数进行DOE实验设计并建立数学模型,总结各设计变量对碰撞性能的影响规律,最终得到纵梁的最优化设计,提高了整车的耐碰撞性能。     

某航道桥下部结构受船舶撞击后安全性能评估及修复

为评估航道桥下部结构的船撞安全性,以遭受船撞的某内河航道桥为研究对象,采用有限元方法和相关规范计算受撞击的5号桥墩自身水平抗力、船撞力、墩顶位移,并从墩顶位移和桥墩抗力两方面对受撞桥墩的安全性进行评估。结果表明:5号桥墩的横桥向和顺桥向抗力均由桩基强度控制,分别为2528 kN和1142 kN;事故船撞击工况下,墩顶最大横桥向和顺桥向位移分别为7.6 mm、13.4 mm,满足位移限值要求;沿横桥向和顺桥向的船撞安全系数分别为1.67和0.94,顺桥向的自身抗力不足以抵抗瞬时船撞力,导致桥墩桩基础受损,建议采用增大截面法对受损桩基础进行加固补强,并设置独立防撞墩以保障桥梁结构安全。基于分析过程,总结了桥梁下部结构船撞安全评估的一般流程。     

整车多轮动载作用下沥青路面动力响应

车辆荷载作用下沥青路面各结构层受力复杂，现行公路沥青路面设计规范未能考虑车辆振动特性和橡胶轮胎非线性。为研究整车多轮动载作用下沥青路面动力响应，基于车辆动力学、橡胶材料超弹性及沥青路面黏弹性理论，构建整车-橡胶轮胎-沥青路面三维有限元模型，与实际车-路现场测量比较验证本模型的可靠性，对比分析无路面不平度与B级路面不平度激励下，路面各结构层动力响应。结果表明：通过与实际车-路测量结果比较，沥青层底部纵向最大剪应变与实测值误差为5.889%，表明该车-路动力学模型可靠、合理；B级路面不平度激励下，后轴左单轮接地法向力为0~86.526 kN，车体法向振动加速度为-0.451~0.372 m·s^-2，后轴左悬架弹力为60.376~68.42 kN；与无路面不平度相比，后轴左单轮最大接地法向力、车体最大法向加速度、后轴左悬架最大弹力分别增加113%、402.7%、7.4%；与无路面不平度相比，沥青路面上、中、下面层纵向最大压应力分别增加18.91%、12.4%、21.1%，纵向最大拉应力分别增加3.94%、6.25%、33.3%；横向最大压应力分别增加10.43%、8.47%、9.19%，横向最大拉应力分别增加12.19%、13.08%、33.33%，且压应力数值远大于拉应力；竖向最大压应力分别增加19.1%、19.35%、20.07%，竖向最大拉应力分别增加26.93%、7.38%、6.2%，且前轮压应力大于中、后轮压应力。以上数据说明路面不平度对结构层响应影响较大，车辆振动特性及橡胶轮胎与路面非线性接触不容忽略。     

双弧形跨海斜拉桥静力与稳定性分析

为探究具有双弧形桥塔的跨海斜拉桥静力稳定性问题,首先介绍了工程概况以及风参数,并基于桥址处场地条件给出了主梁横向静阵风荷载的计算过程；其次基于Midas/Civil 2019建立考虑拉索几何非线性的三维空间有限元模型,并给出了结构自振特性；最后探究了营运阶段可能承受荷载作用下的静力与稳定问题。研究表明：主梁在塔梁连接处的内力最大,而桥塔最大内力发生在下横梁连接处,桥塔弯矩和剪力最大值分别为3.05×10⁵ kN.m和1.53×10⁴kN；主梁跨中竖向位移和塔顶纵向位移最大值分别为52.52mm和17.364mm,均满足要求；横风作用下塔顶位移和主梁跨中横向位移分别为20.384mm和6.81mm,且稳定系数大于4,故在营运阶段不会因各种荷载共同作用下产生整体失稳问题。     

大容量UPS电源车厢体骨架改进前后强度对比分析

大容量UPS电源车在首次设计制作中,发生骨架强度不够、厢体变形的情况,在对厢体骨架进行加固后,厢体再未发现变形情况,针对此次厢体变形整改情况建立加强前和加强后厢体骨架模型,运用ANSYS Workbench对厢体骨架进行预应力模态分析,通过分析有限元仿真结果,对比厢体骨架在方案改进前后的应力和应变,得出厢体改进的可行性。自电源车交付以来,已经稳定运行三年,行驶近两万公里,整体行驶性能稳定可靠。     

侧面碰撞后排SID-Ⅱs假人骨盆合力的改进

通过建立侧面碰撞台车试验能力,进行侧面台车试验,对某款车后排SID-IIs假人骨盆合力进行了改进。改进后,SID-IIs假人骨盆合力幅值由4.8 kN降至2.8 kN,远远小于C-NCAP指定的最高性能限值3.5 kN。得出结论,针对后排乘员骨盆伤害的改进,可以通过侧面碰撞台车试验进行;为了保证侧面碰撞乘员骨盆得到良好的保护,在骨盆接触部位的内饰板与其内部的钣金结构之间最好保证40 mm以上的间隔,并填充泡沫块。     

基于布置优化的汽车蓄电池支架轻量化设计

为在节省设计开发成本的同时,实现蓄电池支架轻量化的目的,文章针对某款车型蓄电池的横向布置形式,进行布置分析及蓄电池支架结构的轻量化设计.通过更改蓄电池在纵梁上的布置位置,来简化蓄电池支架结构,满足轻量化设计要求,使蓄电池通过蓄电池支架,分别固定在左悬置和纵梁上.更改后的蓄电池支架结构整体质量减轻约25％,CAE分析结果显示,新设计的蓄电池支架结构满足设计要求.     

结构分割转换工法结构组合梁可行性研究

为解决结构分割转换工法（CC工法）首个试验项目内部结构设计不经济、施工工序繁琐等问题，文章研究其结构设计优化的可行性。首先介绍CC工法原理，分析该CC工法试验项目施工过程中存在的问题； 然后总结组合梁的构造特点，分析该CC工法试验项目结构设计为组合梁的可行性，并提出相应的关键构造措施； 最后对比试验项目纵梁的理论应力数值与工程实测数值，并分析两者差异的原因。研究结果表明： 1）CC工法的混凝土预制顶板与二次施作的型钢顶纵梁在采取相应的构造措施后，是可协同受力、按组合结构设计的； 2）抗剪连接件、型钢局部稳定性、混凝土翼缘的纵向连接构造措施是CC工法采用组合结构设计的关键点； 3）试验项目的纵梁结构按组合结构考虑时，应根据具体情况对混凝土翼缘的有利作用进行适当折减。