流固冲击载荷下加筋板非线性动力响应与敏感度分析

在考虑大变形、忽略阻尼的影响下,基于有限元软件ANSYS分析了加筋板在流固冲击载荷下的非线性瞬态响应.不仅将不同的冲击载荷形式,譬如阶跃载荷和三角形载荷,与流固冲击载荷对加筋板动力特性的影响进行了比较,还分别讨论了载荷峰值、冲击载荷持续时间、板厚、加强筋材料体积比和截面宽高比的影响,并对它们作了敏感度分析.     

减振轨道形式对地铁曲线上钢轨磨耗影响的仿真

针对地铁线路普遍存在的钢轨磨耗现象,运用Simpack数值模拟虚拟样机技术和有限元软件Abaqus,建立地铁车辆轨道耦合动力学模型,针对车辆行驶于4种减振轨道曲线线路时,对轮轨磨耗、减振器扣件地段加密措施、梯形轨枕枕下刚度和参振质量调整措施进行了仿真模拟计算分析．结果表明：对于抑制钢轨波磨,板下减振和枕下减振方式在小曲线半径曲线地段使用效果要优于既有刚度和间距条件下的减振器扣件和Vanguard扣件;对于抑制钢轨侧磨,板下减振和枕下减振方式的效果也相对较好;减振器扣件间距加密措施、梯形轨枕枕下刚度及参振质量的增加,对减磨有一定作用．     

落石冲击荷载下车厢顶棚结构动力响应

以国产25型客车为原型,将落石简化为刚性球体,车厢视为弹塑性材料,基于非线性有限元分析软件LS-DYNA,从落石冲击位置下方节点的位移及速度响应、落石冲击坑、落石冲击力等角度出发,对比分析了不同冲击角度对车厢顶棚结构动力响应的影响.结果表明:起始冲击区域的垂向位移和垂向速度响应随冲击角度的增大而减小;落石冲击坑的形状和位置有相应的变化规律;落石冲击力与冲击角度呈负相关,主要表现在法向方向.该结论可为今后列车结构在落石冲击作用下的安全设计提供参考.     

货车前部钻碰防护装置的设计与性能分析

参照欧洲ECE - R93法规,在货车前下部设计安装了前部钻碰防护装置(Front Under-run Protector,FUP).运用非线性有限元理论建立了货车FUP的有限元模型,利用与乘用车等质量的刚性体模型与FUP进行撞击,研究结构在冲击载荷作用下的防钻性能、能量吸收与变形特性.结果表明,货车安装FUP后,能有效防止乘用车钻入;碰撞中FUP总成吸收了大量冲击能量,而且纵向支架是主要的吸能部件.     

接触非线性分析及对车下吊装联接结构螺栓可靠性的校验

基于接触非线性理论,使用HyperMesh软件构建了城际动车车下吊装结构的接触有限元精细模型,通过ANSYS软件对吊装结构联接螺栓进行有限元接触分析.分析结果显示:工作工况下,最大螺栓应力出现在螺杆根部,预紧力对螺栓应力影响较大.通过对动车车下吊装结构的接触有限元分析,总结了若干影响接触非线性分析的因素,为铁路机车车辆接触非线性分析提供了若干有益的建模经验.     

浮置板轨道减振垫的刚度测试与评价

为了科学测试与评价浮置板轨道减振垫刚度,为浮置板轨道静动力学特性分析提供准确的计算参数,通过有限元仿真计算减振垫测试样品的荷载施加范围,应用配备温度箱的力学试验机并结合温频等效原理测试了减振垫静刚度以及5.0、10.0、20.0、30.0 Hz频率下的动刚度;在得到减振垫准确力学参数的基础上,对比分析了采用传统4.0 Hz参数与真实频变参数对浮置板轨道固有频率以及导纳特性的影响. 研究结果表明:浮置板轨道变形、静力学分析以及底座板弯曲变形应分别采用3种不同荷载范围下的静刚度;浮置板轨道调谐频率,安全性以及减振效果应分别采用3种不同预压条件下的动刚度;无（有）车载条件下聚氨酯减振垫4.0 Hz参数得到的浮置板固有频率为27.0 Hz （15.5 Hz）,而考虑频变刚度的真实固有频率为31.5 Hz （18.3 Hz）;采用4.0 Hz减振垫参数分析浮置板振动传递特性将会低估浮置板轨道固有频率,高估隔振频带及隔振效果;当采用浮置板轨道真实一阶固有频率对应的减振垫参数,其导纳计算结果与考虑减振垫真实频变特性基本一致.      

非线性吸振器刚度调整策略研究

具有自适应能力的线性吸振器,由于其自然频率能跟踪外激励频率的变化而受到广泛研究,但所设计出的吸振器通常具有非线性刚度,为了简化分析,往往对非线性系统进行线化,这并不完全符合非线性吸振器的特征.文中对附加Duffing类非线性吸振器的振动系统进行了建模和分析,根据谐波平衡法找出了主系统基频的反共振点,得到了非线性吸振器刚度调整的策略.通过仿真分析了多种因素对基于该刚度调整策略下的主系统减振效果的影响.结果表明:吸振器的吸振效果受到了非线性的影响,但是通过合理的刚度调整策略,仍然可以使主系统在较宽的频域内保持良好的减振效果.     

不同截面薄壁梁的轴向耐撞性对比研究

针对汽车碰撞安全研究的需求,以汽车前纵梁为研究对象,分析了薄壁直梁的耐撞性评价指标,运用非线性有限元理论建立了方形和方锥形2种不同截面薄壁直梁的有限元模型,研究了这2种截面的薄壁直梁结构在轴向冲击载荷下的能量吸收与变形特性,并对他们的耐撞性能进行了对比.结果表明,锥形截面薄壁梁的吸能特性优于方形结构.     

大跨空间网架结构铅挤压阻尼器减振控制分析

为了研究铅挤压阻尼器减振系统对大跨空间网架结构的减振控制效果,对铅挤压阻尼器的滞回耗能特性进行了试验研究与分析,结果说明铅挤压阻尼器性能稳定,是一种优秀的耗能减振装置.使用有限元软件LS-DYNA建立大跨空间网架结构的计算模型,分别对铅挤压阻尼器在网架结构中不同布置位置下的各种工况进行了减震效果对比分析,得到了铅挤压阻尼器在大跨空间网架中布置的合理位置.同时在铅挤压阻尼器合理布置位置的条件下,研究了铅挤压阻尼器减振系统对大跨空间网架倒塌极限荷载的影响.结果表明:铅挤压阻尼器减振系统能够有效降低大跨空间网架结构的地震响应;而且在合理布置阻尼器的情况下,减振系统更能够提升大跨空间网架结构的倒塌临界荷载.     

船舶撞击桥梁的撞击力研究

桥梁在船舶碰撞时受到的动力荷载和响应是复杂的动力非线性问题。通过冲击动力学理论,利用有限元软件AN-SYS/LS-DYNA对忠县长江大桥在高低水位下的船舶撞击进行模拟,对船舶在高低水位下的碰撞情况进行对比,并将碰撞力数值与各种规范的数值进行比较,可为桥墩防撞系统的设计提供参考。     

基于LabVIEW的悬架减振器试验系统开发

分析了悬架减振器试验系统的功能,根据《汽车筒式减振器台架试验方法》要求对试验系统硬件进行了设计,利用虚拟仪器图形化编辑语言LabVIEW对减振器试验系统软件进行设计,实现了信号的数字滤波、拟合等处理及阻尼力信号、位移信号的频谱分析,通过该试验系统可以检测出减振器的示功特性曲线与速度特性曲线,从而判断减振器的质量。     

减振器阻尼特性仿真及结构参数影响分析

减振器阻尼特性对车辆平顺性和操纵稳定性有着重要影响。通过对一种双缸式减振器液力系统进行分析,应用液压流体力学理论建立了其数学模型,在MATLAB/Simulink中搭建了减振器仿真模型并进行仿真,其仿真结果与实验结果符合较好。在此基础上利用该减振器仿真系统分析了减振器几个结构参数对减振器阻尼特性的影响,以指导减振器的设计从而较快地获得最合适的结构参数和最优的阻尼特性。     

减振器技术发展研究

为了满足汽车行驶的舒适性、操作稳定性以及安全性的要求,从不同角度分析液压式、充气式及阻尼可调式减振器的性能,从而得出＂阻尼可调式减振器能更好地抑制车身的加速度,改善车辆行驶的平顺性,大大提高汽车乘坐舒适性＂的结论。     

车辆悬架最佳阻尼匹配减振器设计

为了使设计减振器对车辆具有最佳减振效果,利用悬架最佳阻尼比,对减振器最佳阻尼系数进行了研究,建立了减振器最佳速度特性数学模型,提出了减振器阀系参数设计优化方法,对设计减振器进行了特性试验和整车振动试验,并与原车载减振器性能进行了对比。计算结果表明:减振器特性试验值与最佳阻尼匹配要求值的最大偏差为9%,而且,在低频范围内,设计减振器的整车振动传递函数幅值明显低于原车载减振器的幅值,有效遏制了簧下质量在13Hz附近的共振,因此,减振器速度特性模型和阀系参数优化设计方法是正确的。     

高速列车减振器阻尼特性的影响因素分析

节流阀结构是影响减振器阻尼特性的主要因素,为了得到其结构参数,作者建立了高速列车二系横向减振器内流场的仿真模型。利用计算流体力学的方法分析减振器内部三维动态流场,得到节流阀阻尼孔的尺寸以及开阀阻尼力和开阀速度,并分析了开阀速度和油液温度对减振器阻尼特性的影响。计算结果表明：调节节流阀参数可以得到满足减振器性能要求的阻尼特性;高温时减振器阻尼力减小的两个主要因素是节流阀片易开启以及油液动力黏度降低;开阀速度极小的改变会引起减振器阻尼力发生较大的变化。     

横风下高速列车动力学参数的多目标优化

为改善高速列车横风下运行的动力学性能, 提高运行平稳性和安全性, 以轮轴横向力和轮重减载率为优化目标, 对高速列车动力学模型的悬挂参数进行多目标优化设计; 建立高速列车多体动力学参数化模型, 依照大风限速标准, 加载列车在横风下以不同速度运行的气动力数据, 选取了止挡间隙、一系悬挂纵向和垂向刚度、二系悬挂纵向和垂向刚度、一系垂向减振器刚度、二系横向和垂向减振器刚度、抗蛇形减振器刚度及阻尼11个变量; 搭建高速列车动力学模型优化平台, 对高速列车多体动力学参数化模型的设计参数与轮轴横向力和轮重减载率的相关性进行分析, 得到列车各悬挂参数对轮轴横向力和轮重减载率的影响趋势; 基于相关性结果, 采用NCGA、AMGA和NSGA-Ⅱ遗传算法对高速列车的动力学参数进行优化设计。分析结果表明: 采用NSGA-Ⅱ算法的优化结果最为理想; 与轮轴横向力和轮重减载率相关性最大的参数为抗蛇形减振器刚度, 为反效应; 优化后列车的动力学性能得到明显的改善, 轮重减载率从原始的0.78整体优化到0.63以下, 且最小可以优化到0.49, 最高可降低37.2%;轮轴横向力从原始的16.8 kN整体优化到9.6 kN以下, 且最小可以优化到5.79 kN, 最高可降低65.5%;得到了优化目标的Pareto前沿最优解, 确定了列车各动力学参数设计变量的最优解集, 并对最优解集在其他列车速度和风速组合下的运行工况进行验证, 适用性较好。      

Characteristics of new-type energy absorber for vehicle collision

A new type energy absorber was introduced, which is composed of thousands of thin ring plates with different diameters. Because it can switch the impact to thousands of shearing actions among thin ring plates inside the absorber, the impact energy is decentralized and dissipated gradually, the impact acting time is extended and the peak of acceleration is reduced obviously. Numerical simulations by finite element method (FEM) coupled with smoothed particle hydrodynamics (SPH) method were preformed to predict the energy absorption characteristics. Energy absorption ability with different impact velocities was studied and the effects of thickness and material of ring plates were discussed. The sled crash test was carried out to validate the result of simulations. The new type absorber is effective for collision that impact velocity is lower than 40 km/h.     

Numerical modeling of dual-pulse shock test machine for simulating underwater explosion shock loads on warship equipments

In order to qualify shock resistance performance of shipboard equipments and simulate real underwater explosion environment, a novel dual-puise shock test machine is proposed. The new machine will increase testing capability and meet special shock testing requirement. Two key parts of the machine, the velocity generator and the shock pulse regulator, play an important role in producing the positive acceleration pulse and the succeeding negative acceleration pulse, respectively. The generated dual-pulse shock for test articles is in conformity with an anti-shock test specification. Based on the impact theory, a nonlinear dynamic model of the hydraulically-actuated test machine is established with thorough analysis on its mechanism that involves conversion of gas potential energy and dissipation of kinetic energy. Simulation results have demonstrated that the proposed machine is able to produce a double-pulse acceleration shock in the time domain or a desired shock response spectrum in the frequency domain, which sets up a base for the construction of the machine.     

水下非接触爆炸作用下浮动冲击平台运动响应试验研究

对于浮动冲击平台在水下非接触爆炸作用下的冲击响应进行了测量、分析.采用NI公司的采集机及PCB传感器对平台结构的冲击响应（速度、加速度、位移、自由场压力、应力）进行测试,得到不同爆距、平台结构的数值,分析了药量、爆距、平台结构（等爆炸因子）对冲击响应的影响,结果表明：爆距对冲击响应的影响呈非线性变化,结构对冲击响应值影响很大.     

基于Matlab的吸振系统的设计与实现

论述了利用Matlab强大的计算功能及其提供的GUI界面设计工具,设计出可视化的吸振设计系统,可根据给定的主系统的振动参数自动设计出吸振器的基本参数,并达到良好的吸振效果．