高速流固耦合效应下车窗密封机理建模与分析EI北大核心CSCD

高速工况下车身受强烈流固耦合作用,车窗玻璃与导槽密封条位置发生变化而产生泄露噪声。采用SST湍流模型研究整车外流场,将车身整体所受外流场风压映射为车窗局部外载荷。将车窗导槽非线性密封约束简化为弹性支撑,来研究高速工况下车窗密封作用机理。结果表明,迎风车窗主要受正压作用,发生较小翘曲,而背风车窗受较大负压作用,外侧密封条唇边被完全压紧。通过该模型可实现流固耦合效应下车窗密封性能的定量分析,提高车窗密封系统的高速静音性设计水平。     

高速流固耦合效应下车窗密封机理建模与分析

高速工况下车身受强烈流固耦合作用,车窗玻璃与导槽密封条位置发生变化而产生泄露噪声。采用SST湍流模型研究整车外流场,将车身整体所受外流场风压映射为车窗局部外载荷。将车窗导槽非线性密封约束简化为弹性支撑,来研究高速工况下车窗密封作用机理。结果表明,迎风车窗主要受正压作用,发生较小翘曲,而背风车窗受较大负压作用,外侧密封条唇边被完全压紧。通过该模型可实现流固耦合效应下车窗密封性能的定量分析,提高车窗密封系统的高速静音性设计水平。     

考虑密封条动态压缩效应的车门动态关闭疲劳仿真与试验研究

为提升车门动态关闭疲劳损伤计算精度，基于 Abaqus仿真不同压缩速率下密封条压缩载荷-压缩量曲线，通过最小二乘法拟合得到密封条动态压缩曲线非线性函数关键参数；在车门动态关闭瞬态响应分析模型中运用密封条动态压缩载荷-变形函数；设计车门开闭耐久试验对标验证锁点力值和损伤。研究结果表明，应用密封条动态压缩载荷函数曲线仿真的锁扣载荷瞬态响应与试验测试力值偏差小且变化趋势基本一致，车门动态关闭疲劳仿真预测结果与耐久试验高度吻合。密封条动态压缩阻尼效应对提升车门关闭耐久仿真精度有重要意义。     

客车车门密封条的压缩仿真与试验分析

针对客车车门密封不严、噪声泄漏等问题,进行其密封条压缩仿真分析,并通过试验验证,为密封条的改进设计提供参考.     

基于声贡献量分析的汽车仪表板声学优化

为了降低车内噪声,应提高汽车仪表板的隔声性能.采用声学边界元方法求解仪表板的透射总声功率,找出仪表板透射声场的最大声压点位置,即"目标场点".将仪表板划分为几个区域,分析它们对"目标场点"的声贡献量,找出仪表板隔声的"关键区域".在"关键区域"敷设声学包装,利用结构- 声耦合法,建立复合结构仪表板模型,计算其隔声量.结...     

基于CV Newmark-β法的桥梁风致振动FSI数值模拟

为求解桥梁断面风致振动问题,首先介绍了两类数值微分方程解法,然后以Ansys Fluent为计算平台,通过嵌入自定义函数的方法实现了流线型桥梁断面的流固耦合数值模拟。通过理论推导发现,通过以常规的Newmark-β法嵌入UDF来驱动桥梁断面附近网格做刚体运动建立起的流固耦合计算模型计算得到的位移,与Fluent程序中网格更新的实际位移不一致,因而提出了一种修正速度的Newmark-β法以消除这种误差效应,并且建立了相应的桥梁断面流固耦合计算模型。针对某具体桥梁断面分别采用以常规Newmark-β法和修正速度的Newmark-β法建立的流固耦合计算模型,进行了低风速下和高风速下的桥梁断面风致振动数值模拟。研究表明:断面小振幅运动下不同计算模型获得的位移时程曲线基本吻合,以常规的Newmark-β法计算获得的位移与网格运动的真实位移之间的误差较小,低风速下这种算法与网格真实运动之间的位移不匹配效应产生的误差可以忽略;高风速桥梁断面大振幅颤振下不同计算模型获得的位移时程曲线差距较大,以常规的Newmark-β法建立起的流固耦合计算模型计算获得的位移与网格真实运动之间的位移不一致效应造成的误差不可忽略;低风速和高风速下以修正速度的Newmark-β法建立起的流固耦合计算模型获得的位移均与程序中网格真实运动位移一致。进行桥梁断面风致振动CFD数值模拟颤振问题时,应尤其注意处理这种位移误差效应,以建立合理的流固耦合计算模型。     

车门密封条分段线性刚度等效方法及应用

本文提出了车门系统密封条分段线性等效方法并应用于车门系统模态预测。该方法先基于密封条材料单轴拉伸试验数据对本构模型进行辨识,然后通过有限元法计算车门关闭状态密封条各位置压缩量,将整圈密封条按照一定间隔分段并将每段等效成一个线性弹簧,结合每段密封条压缩量、CLD(Compression Load Deflection,压缩载荷变形)特性及线性刚度等效算法得到弹簧单元线性刚度,最后利用此刚度进行车门模态预测,结果表明此方法将频率累计误差降低5 Hz,MAC(Modal Assurance Criteria,模态置信准则)累计误差降低0.53。     

轿车导槽密封条的计算机仿真与结构改进研究

导槽密封条是车门玻璃升降系统中的核心零件之一,作为车门玻璃升降的引导件,它兼有导向、密封、防水、防尘、降噪等诸多功能.文章借助MARC有限元分析软件,对导槽密封条进行压缩变形模拟分析,根据分析结果和变形过程动画,判断设计是否合理及如何进行结构改进,最后通过计算机仿真和零件性能实验验证结构改进的有效性.     

汽车迟滞非线性动力系统仿真研究

通过轿车副车架橡胶支承的动态特性试验,实现了橡胶支承迟滞非线性特性的数学建模和参数识别。用动态子结构方法将整车模型划分为多个子结构,采用含连接子结构的自由界面模态综合法建立了整车非线性流固耦合模型。用MontoCarlo法模拟路面激励谱和发动机随机激励力谱,利用整车结构-声学耦合系统的运动微分方程,在时域内对路面激励和发动机激励产生的振动和车内噪声特性进行仿真模拟,并通过道路试验和台架试验对计算结果进行了验证。     

汽车密封条对车门关门声品质的影响分析

汽车车门密封条在关门的过程中,主要缓冲吸收大部分车门关闭中的动能,同时车门主密封条可以封闭门锁与锁扣啮合时产生的高频噪声,对提升车门关门品质有重要的作用;通过对密封条压缩负荷、密封条压缩量等进行试验验证,研究其对关门声品质的影响,指导在新车设计时如何定义、设计门洞密封条的重要参数。     

GPST工法管片接缝防水技术研究

接缝是盾构隧道渗漏水发生的主要部位,而接缝面止水是盾构隧道防水的关键。盾构隧道接头防水是通过接缝面上的接触压力将密封材料压缩而产生堵水作用,但接触面压力又受接头错位和张开量的影响。为了解决南京地铁某GPST(地面出入式盾构)工法在超浅覆土及负覆土下掘进过程中,盾构千斤顶顶推力不足、接缝止水条难以达到预定的压缩量和挤密的问题,通过试验和仿真分析的方法,得出适用于浅覆土管片接缝的低硬度、高孔洞率止水条;止水条耐水性能试验结果表明,止水条能够满足本工程管片接缝长期止水的要求。     

基于机器学习的汽车后视镜气动噪声预测方法

针对传统风洞试验、数值模拟等方法计算噪声值费时长、资源消耗大等问题,提出一种基于机器学习的气动噪声预测方法。以后视镜特征参数为数据集输入,对不同特征参数下的后视镜模型进行瞬态流场与声场联合仿真,将计算得到的总声压级值作为数据集输出,分别用不同数量的样本数据训练支持向量回归机,通过建立的预测模型对同一测试集进行预测得到总声压级预测值。结果表明,基于支持向量回归机的预测方法能得到与计算值误差较小的预测结果,在较少样本数据支撑下也具有较高的预测精度,可用于汽车后视镜气动噪声的预测。     

沉管结构预制阶段裂缝控制参数影响分析

混凝土沉管隧道在越江和跨海工程中得到了较广的应用,预制方法从传统的干坞法预制发展为工厂法预制。沉管隧道的混凝土管节在工厂化预制阶段容易因温度梯度、收缩以及约束等原因出现危害性裂缝,影响沉管结构的正常使用和长期耐久性。采用数值仿真和试验研究相结合的方法,基于水化度方法建立了混凝土材料模型,综合考虑混凝土温度变形、自收缩和徐变等时变体积变形以及热-力学边界条件;针对沉管工厂化预制的各个阶段,对配合比、入模温度、养护环境温度、模板、拆模时间、养护时间以及保温养护措施等参数进行了对比分析;在温度场和应力场计算结果基础上,以开裂风险指数为主要判断依据,得到了沉管在预制过程中裂缝控制的关键影响因素。研究结果表明:工厂化预制沉管隧道混凝土管节的入模温度和养护温度是沉管结构预制各阶段的关键裂缝控制影响因素,两者之间的关系对沉管结构的裂缝控制有直接影响,入模温度较高时,可以通过提高养护温度来保证沉管开裂风险指数大于1.4。在冬季时,养护温度的提高使沉管有较好的保温效果,进而降低内外温差和开裂风险;但在夏季还需注意控制其内部最高温度。最后开展足尺节段温控试验,提出入模温度和养护温度的控制措施,并通过温度监测得到较高环境温度下的温度控制指标,以指导工厂化混凝土沉管预制阶段裂缝控制。     

U肋加劲板的声振特性研究

为分析U肋加劲板的声振特性，联合锤击试验和数值仿真方法从振动传递特性和声辐射性能2个方面进行研究。首先，以某钢箱梁为原型，设计制作一足尺U肋加劲板结构，通过锤击激励获得不同位置的振动和噪声响应。然后，以有限元计算得到的振动响应作为边界元仿真的边界条件，建立混合有限元-边界元模型预测U肋加劲板的振动声辐射，并将仿真结果与实测值进行对比。最后，通过数值仿真探讨U肋的声振贡献量，并分析结构设计参数（顶板厚度、U肋厚度和U肋间距）对顶板声功率级的影响规律。研究结果表明：相比混凝土结构，U肋加劲板的振动噪声更加明显，且频谱范围更宽，主要集中在几百至上千Hz；U肋正上方和U肋之间的顶板原点导纳差异不大；顶板原点导纳和U肋传递导纳的频谱特性相似，并在量值上具有可比性；混合有限元-边界元预测方法具有较高的精度，但计算效率不高；受到U肋自身的振动声辐射和声反射效应的影响，U肋加劲板正下方的噪声比侧方高出约10 dB（A），声压级峰值频段为400~1 250 Hz；顶板厚度和U肋间距是决定顶板声辐射大小的决定性因素，算例中顶板厚度减小6 mm或U肋间距增大300 mm时，顶板声功率级分别增加5.4 dB（A）或9.4 dB（A）；U肋厚度在6~10 mm内变化时，顶板声功率级改变不大。     

LS-DYNA3D动态模拟行李箱盖系统开关强度

本文利用LS-DYNA3D软件对某车型的行李箱盖系统实施了开关操作的动态模拟。在充分考虑了行李箱盖、铰链、门锁、密封条及车身相互作用关系的基础上进行动态模拟,分析得到各种运动结构的作用力响应曲线和各部位的应力分布,近一步分析该系统的疲劳强度,并最终提出改进方案,改善了设计质量,提高了使用寿命。     

盾构隧道管片接缝密封垫区域平衡优化方法

当前中国盾构隧道接缝密封垫设计多采用工程经验及类比方法，常需借助防水试验及大量的数值仿真进行优化设计，缺乏理论支撑。为提高密封垫的防水性能，同时降低密封垫的压缩反力以提高盾构隧道的拼装效率，提出了基于功能区划的盾构隧道管片接缝弹性密封垫设计方法，该方法通过力学分析，将单个密封垫横断面划分为3个功能区块，对其进行数学离散，并在几何边界条件的规定下，建立了单个密封垫力学平衡模型及考虑正常压缩与错位压缩情况下的密封垫简化力学模型。依据模型对密封垫进行优化设计，针对2种密封垫采用有限元方法进行数值分析，通过对压缩反力曲线、接触面应力等对比，分析2种形式密封垫的差异，并结合在最不利工况下进行的试验，通过对比两者的防水水压，验证设计方法的可行性。结果表明：通过调整接缝密封垫孔型能达到在不影响接触应力的条件下改变密封垫闭合压力的目的，开孔率及材料硬度对接缝密封垫受力影响较为一致；该设计法理论能够实现较好的优化效果，优化后的密封垫能够平衡各渗水路径的接触面应力及在不影响密封垫防水能力的前提下降低密封垫压缩反力。所提出的方法通过了数值分析及试验验证，可用于密封垫的初步选型与分析。     

土-结构动力作用体系混合试验研究进展与探讨

土-结构相互作用机制的研究通常需要借助试验方法来检验相关分析理论和模拟方法的合理性。混合试验是一种结合物理试验与数值模拟各自优势的试验方法,近年来发展迅速并逐渐向应用研究拓展,而土-结构作用体系是混合试验的一个重要应用领域。首先根据不同子结构对象对试验进行分类,分别归纳总结土体数值域-结构试验域、土体试验域-结构数值域、地层特性混合试验这3类土-结构作用体系混合试验的研究进展。从多跨桥梁结构、浅埋基础框架结构等传统土-结构作用体系,到液化场地桩基、海洋自升式平台、隧道-桩基-地上结构等复杂土-结构作用体系,混合试验为不同类型的土-结构动力作用体系的相互作用机制均提供了有效探究手段。笔者团队在强震作用下地下结构动力混合试验模拟方面的研究工作包括:在OpenSees-OpenFresco平台构建地下结构混合试验框架,以大开车站为例对试验框架进行验证,并对不同加载边界条件下的混合试验精度进行评价。研究结果表明:虚拟混合试验结果与纯数值模拟结果吻合良好;反弯点加载边界与完备加载边界的试验精度在小震工况(0.12g)下十分接近,但在大震工况下(0.58g)偏差较大。最后探讨了目前土-结构作用体系混合试验研究存在的共性问题,以期为今后混合试验的研究重点指明发展方向。     

风-列车-桥系统耦合振动研究综述

风-列车-桥（简称风-车-桥）系统耦合振动涉及多学科交叉,是双重随机激励作用下的时变耦合系统,是研究列车抗风安全性的主要方法之一。从提出风-车-桥的概念以来,国内外学者对此进行了大量的研究,取得了积极的进展,为进一步促进风-车-桥系统耦合振动的研究,从车-桥系统风荷载、车-桥耦合模型、风-车-桥耦合模型三部分出发,对风-车-桥系统研究的一些重要成果进行回顾和介绍。其中,车-桥系统风荷载部分包含静风力、抖振力（脉动风模拟和气动导纳）、风载突变效应3个方面;静风力方面,回顾车-桥静动态系统气动特性的风洞试验方法及数值模拟方法,讨论不同试验和分析方法的优缺点及其适用的情况;抖振力方面,介绍脉动风模拟方法以及气动导纳的计算方法;风载突变方面,介绍横风作用下列车过桥塔及双车交会时风洞试验和数值模拟方法。车-桥耦合振动模型部分,回顾车辆分析模型和车-桥系统的求解方法。风-车-桥耦合模型部分包含分析模型、耦合机理和实际应用3个方面,回顾风-车-桥系统的耦合机理,结合实例介绍风-车-桥系统耦合振动方法的实际应用。最后,结合当前风-车-桥系统研究的不足之处,提出车-桥动态系统气动特性的风洞试验技术、风-车-桥系统的精细化分析模型、现场实测、可靠度及其评价准则是其今后的主要研究方向。     

襄阳汉江沉管隧道新型装配式钢端封门研究及应用

在安装与拆除传统现浇混凝土结构端封门与焊接式钢端封门时，作业效率低下，且会产生废气。为解决该问题，基于襄阳汉江沉管隧道项目，研发新型装配式钢端封门，以实现沉管隧道端封门的循环利用。在所研发的新型装配式钢端封门接缝内安装三元乙丙橡胶条，通过柔性橡胶条的受压变形，实现接缝的止水功能，并通过室内试验对止水橡胶条的水密性及压缩变形特性开展研究；然后，进行新型装配式钢端封门的构造与安拆工艺设计，并对其受力与变形特性开展数值仿真与现场监测。研究结果表明： 1）拼装错位量及接缝宽度为关键指标，当端封门子块与沉管结构间的接缝宽度小于15 mm时，可保证40 m水深下接缝不漏水；当相邻端封门子块间的接缝水平错位量小于40 mm及接缝宽度小于15 mm时，可保证30 m水深下接缝不漏水。2）研发的具有横移行走、纠偏、升降、仰角调节等功能的安装台车，可快速精准地实现端封门子块的空间姿态调整。3)随着沉管单元下沉深度增加，端封门H型钢部件的弯曲应力与弯曲变形呈线性增大趋势，但均未超过设计值。