组合式桥梁护栏防撞性能仿真与试验

为了提高特大型桥梁的道路行车安全性,通过理论计算与形式调查,确定了一种组合式护栏的基本结构形式,采用基于有限元理论的计算机仿真方法对护栏结构进行了多次优化设计,并通过实车足尺护栏碰撞试验验证了最终优化结构的防护性能。研究结果表明:该组合式护栏的结构能有效防护失控车辆的碰撞,防护能量可达到420 kJ以上,达到中国规范要求的SA级;试验证明采用计算机仿真方法获取的数据可靠有效。     

基于数值模拟的薄壁构件碰撞性能研究及焊接影响

利用ANSYS/LS-DYNA的显式有限元方法对4种典型车用薄壁构件进行正碰碰撞仿真,根据所得的变形模式、冲击力、速度等一系列特性参数,分析了其吸能规律,比较了不同构件耐碰撞性能的优劣,为车辆耐碰撞性能的设计奠定了理论基础。同时对焊点的仿真进行了讨论,分析了连接失效对碰撞性能的影响。     

铝合金车体前端结构抗撞性优化设计

为提高列车在碰撞事故中的耐撞性能并保证乘客的安全.以铝合金车体为研究对象,应用碰撞仿真软件PAM-CRASH对客车铝合金车体进行大变形碰撞仿真,并在此基础上利用多学科优化软件iSIGHT对车体前端吸能结构的进行优化,得出在碰撞过程中车体结构的变形模式以及车内乘客身体的受力和加速度情况,并对车体前端吸能结构进行最优化设计,满足轻量化要求,从而实现车辆的被动安全保护和耐撞性优化设计.     

Research on the Lightweight Design of Body-Side Structure Based on Crashworthiness Requirements

Crashworthiness is the most significant variable during lightweight design of vehicle structures.However,crashworthiness studies using the single substructure-based method are limited due to the negligence of interactions among substructures.Thus,a whole structure-based study was conducted for the lightweight design of a body-side structure.In this study,a full finite element model was firstly created and then modified into a simplified model for structural improvements,where the major load-carrying subassemblies were improved from the perspectives of crashworthiness and manufacturing costs.Finally,sensitivity analyses were conducted to further optimize the strength distribution,based on which an adaptive response surface method was employed for thickness optimization of the structure.It is found that through the structural improvements and optimizations,the weight of the structure was significantly reduced even when its crashworthiness was improved.This indicates that the whole structure-based method is effective for lightweight design of vehicle structures.     

汽车40%偏置碰撞抗撞性改进设计

建立并验证了偏置变形壁障块模型、某轿车全宽碰撞模型的有效性,按照ECE R94.01法规建立该轿车的40%偏置碰撞有限元模型,利用有限元方法对该轿车进行40%偏置碰撞抗撞性仿真分析,确定该轿车40%偏置碰撞抗撞性改进方向。按照改进方向对轿车进行3个方面的抗撞性改进设计,通过比较分析,在一定程度上改善了该轿车的40%偏置碰撞抗撞性能。     

基于神经网络的数据挖掘模型在吸能装置上的应用

针对传统有限元分析方法对机车车辆结构耐撞性计算效率低的问题，在已有仿真分析数据基础上，引入机器学习方法，对车辆关键结构的耐撞性以及碰撞安全性进行分析预测. 首先，建立基于神经网络的数据挖掘模型，在此基础上构建车辆关键结构的碰撞响应预测方法；其次，通过试验验证了防爬吸能装置有限元模型的正确性，以此模型为基础获得不同壁厚防爬吸能装置的碰撞响应仿真数据；然后，以吸能装置壁厚作为模型输入，不同壁厚所对应的位移、速度、界面力和内能等碰撞响应作为模型输出，将有限元仿真数据用于模型训练，优化后的数据挖掘模型的拟合优度在0.922以上；最后，为验证模型预测的准确性，将碰撞数学模型的预测结果与有限元仿真结果进行对比，速度、位移、界面力和内能的平均相对误差分别为7.10%、4.51%、6.20%和2.50%. 研究结果表明:基于神经网络构建的数据挖掘模型在保证精度的情况下，能很好地反映防爬吸能装置的碰撞特性，大幅降低了计算时间，提高了计算效率.      

民机机身结构适坠性研究

以民机机身结构为研究对象, 按照积木式研究方案的不同层级, 即材料级、元件级、细节件级、子部件级、部件级、整机, 阐述了民机机身结构适坠性试验及数值模拟方法; 总结了世界范围内在子部件级(货舱地板下部机身框段)和部件级(机身框段)开展的适坠性研究, 对比分析了机身框段结构坠撞破坏模式, 阐述了机身框段适坠性设计方法; 阐述了民机机身结构适坠性符合性验证及评估方法, 展望了民机机身结构适坠性设计、验证及审定的未来发展方向。研究结果表明: 材料失效和连接结构失效是民机机身坠撞过程中的主要失效模式, 材料本构模型和连接结构失效模型对适坠性仿真分析有重要影响, 需发展更为准确的材料本构模型及连接结构建模技术, 提高其动态仿真成熟度; 在机身结构中布置吸能结构可有效改善其适坠性能, 需发展更加高效稳定的吸能结构设计及布置方案, 以最大化提升机身结构适坠性能; 细节件级和子部件级试验及仿真分析提供了评估失效模式、破坏机理和吸能能力的解决方案, 需进一步发展高精度测试技术及有限元仿真分析技术, 以有效支持部件级和整机适坠性设计、验证及适航审定; 发展含不确定参数的适坠性优化设计方法及评估方法, 以避免额外试验和后期结构更改; 系统开展适坠性积木式试验, 有效支持有限元模型验证及评估工作, 发展经积木式方法验证的有限元仿真分析来表明适坠性符合性, 以减少适坠性验证时间及成本, 并指导适坠性试验设计及结构设计。      

显式有限元法在车辆耐撞性研究中的应用

基于连续介质理论，通过建立车辆碰撞的控制方程，在此基础上得到与控制方程和边界条件等效的“弱积分”形式。通过空间和时间的显式离散，得到了车辆碰撞的有限元方程。采用动力显式积分方法，使位移计算显式化，避免了由材料、几何、边界高度非线性因素引起的计算收敛问题，并讨论了薄板单元的Courant稳定性条件。提出了“端部吸能结构纵向压缩变形、纵向吸能”的耐冲击结构设计的思路，并对算例进行了数值模拟。结果表明，该设计方法可以实现车辆结构自身被动安全保护的目的，显式有限元数值模拟方法是车辆耐撞性研究的有效方法之一，但是需要进行部分撞击试验，进一步修正模型后提高其分析精度。     

某越野车车架耐撞性仿真分析

依据C-NCAP中100%重叠正面冲击固定刚性壁障试验规定,应用HyperWorks软件建立某越野车车架正面碰撞仿真计算模型,并应用ANSYS/LS-DYNA软件进行求解计算。在此基础上,对某越野车车架进行耐撞性仿真研究,并从车架碰撞变形、碰撞加速度和碰撞速度等方面对仿真结果进行分析。结果表明,车架前部纵梁发生理想的纵向有序的褶皱变形,车架类S型梁的拐角部分发生弯曲变形,且碰撞加速度曲线和碰撞速度曲线并非理想,说明车架结构有改进空间。     

Taurus轿车车门侧面碰撞有限元分析

汽车侧面碰撞法规对车门强度有明确的要求,车门作为车身的主要部件之一对汽车的侧面碰撞安全性有着重要的影响。以非线性有限元理论为基础,在Hypermesh中建立了Taurus轿车车门有限元模型,参考侧面碰撞法规对车门进行侧面碰撞模拟分析。并对车门结构进行改进,探讨了相应的轿车侧面碰撞安全性改进措施,通过对研究方案的对比分析,在一定程度上改善了车门的抗侧碰性能。     

某校车侧翻安全性仿真与结构改进设计研究

依据GB/T17578《客车上部结构强度的规定》要求进行分析参数设定与生存空间定义,应用HyperWorks软件建立某校车动态侧翻碰撞仿真计算模型,并应用ANSYS/LS-DYNA软件进行求解计算。依据仿真结果,评价某校车上部结构的变形及其侵入乘员生存空间的状况是否符合标准规定。在此基础上,提出几种结构改进建议,同时考虑地面与车体之间摩擦系数的影响,对各种改进结构的效果进行比较分析,研究结果对客车结构侧翻安全性的优化设计具有重要指导意义。     

基于RCAR试验的电动SUV低速保险杠耐撞性研究

为研究某款纯电动SUV保险杠在低速正面碰撞工况下的耐撞指标,提高其耐撞性能。首先依据RCAR保险杠低速碰撞试验及评价方法,建立某纯电动SUV正面全宽低速保险杠碰撞有限元模型;其次,从防撞梁、吸能盒的吸能和变形以及车体损坏情况等对仿真结果进行分析。结果表明,模型防撞梁强度不足,导致吸能盒未发挥低速吸能效果,风扇受到挤压。最后从防撞梁截面型式、材料,厚度3个影响防撞梁强度的因素出发,提出3种优化改进方案。研究表明,方案3防撞梁低速碰撞耐撞性最好,在满足轻量化要求的同时满足了RCAR测试的要求。     

混合变截面薄壁梁的抗撞性仿真分析

采用HyperMesh和LS-DYNA软件对几种混合变截面薄壁梁进行抗撞性仿真分析.分析了不同混合变截面对薄壁梁载荷变化和能量吸收情况的影响.比较分析了单一截面薄壁梁和昆合变截面薄壁梁的吸能特性,表明混合变截面薄壁梁在碰撞时的吸能特性更符合车辆的理想碰撞特性,更有利于乘员安全.     

大跨度斜拉桥铅芯橡胶支座的参数优化

提出了一种采用铅芯橡胶支座进行大跨度斜拉桥减震分析方法;分别建立了大跨度斜拉桥、铅芯橡胶支座的空间有限元分析模型,采用时程分析方法计算了桥梁地震响应;用正交设计法对铅芯橡胶支座进行了参数优化.研究表明:经过优化设计的铅芯橡胶支座能有效的减小斜拉桥在地震下响应.     

基于模糊理论的车辆变刚度弹簧组可靠性优化设计

为提高变刚度弹簧组的设计质量,在传统优化设计方法的基础上,应用模糊设计理论和可靠性设计理论,建立了当弹簧应力和强度分别为随机变量和模糊变量时,综合考虑静强度、疲劳强度、稳定性、质量等因素的变刚度弹簧组的模糊可靠性优化设计模型.以货车某新型变刚度弹簧组为研究对象,利用建立的模型对其进行了优化设计分析,计算结果显示,空重车静挠度分别比原设计方案提高了5.4和3.2 mm,同时还使其总质量降低了约15.8%,表明所建立的模糊可靠性优化设计模型能满足设计要求.      

多控制模型嵌入的智能汽车防撞虚拟仿真

针对智能汽车行驶安全距离监测与防撞试验高成本、高危险性以及试验结果难以观察的问题,研究了智能汽车安全距离监测与防撞的虚拟仿真;应用Visual Studio 2015、3Dmax、Unity3D等虚拟仿真技术在虚拟制动控制系统中进行了可嵌入多控制模型的自动驾驶汽车行车安全距离监测和防撞虚拟仿真试验,测试了不同制动模型的...     

基于可靠度的基坑桩锚支护优化设计

根据现实基坑工程中确定性方法存在的不足和缺陷,将可靠度理论运用到基坑桩锚支护优化设计中,建立了施工结构各元件可靠度约束条件下的最小化结构费用优化模型.桩锚支护可靠度约束按照抗倾覆破坏稳定模式、抗坑底隆起稳定模式、抗整体失稳模式三种约束模式分别考虑.根据具体的破坏模式建立了功能函数,结合具体的工程实例,采用JC法计算了不同模式的可靠度指标.计算中编制了Matlab程序,予以实现具体的优化设计.研究结果表明,应用可靠度理论进行基坑优化设计是可行且有效的.     

基于LS-DYNA的汽车前纵梁碰撞性能仿真研究

立足于乘员的安全保护,前纵梁是保证汽车具有良好的正面碰撞性能的重要部件。利用HyperMesh和LS-DYNA软件,对长安微型车的前纵梁的正面碰撞进行了仿真模拟,在此基础上对前纵梁的结构进了优化设计,比较了改进前、后前纵梁的吸能特性。仿真结果表明:改进后的前纵梁的碰撞特性得到了加强,从而为进一步提高整车耐撞性能提供一定的参考。     

带频率约束的车体结构组合优化设计系统

利用遗传算法对代码进行优化操作的特点,研究适应轨道车辆车体结构的优化方法。以重量最轻为目标,离散的截面和板厚为设计变量,应力、指定位移和自振频率为约束,实现了集多种变量、多类约束于一身的组合优化设计,并编制了铁道车辆车体结构专用优化设计系统。     

基于粒子群算法的汽车传动系参数优化匹配分析

分别建立整车的动力性目标函数和经济性目标函数,对动力性和经济性目标函数赋予不同的加权因子,然后对其进行归一化处理,得到以汽车传动比为优化变量的目标函数。利用基于微粒间互相学习搜索最优区域的粒子群算法进行寻优计算,获得最优的传动比参数。以此建立某一乘用车的Cruise整车仿真模型,制定Cycle Run、Climbing Performance以及Full Load Acceleration计算任务,对比仿真分析优化前后整车的油耗、爬坡性及全负荷加速性。仿真结果表明:汽车的整车动力和经济性有明显改善。