人类仿真技术在铁路系统中的应用

摘要：对应用于铁路人机工程学的人类仿真方法进行了总结,即一种仿真器是采用虚拟现实技术来模拟环境,例如驾驶仿真器、乘坐舒适度仿真器、铁路车站仿真器等。另一类仿真器则采用计算机仿真技术来评价列车司机工作时承受的精神负担、列车碰撞引起的旅客运动方式及损伤等。     

基于一个二维水弹塑性方法和极限强度评估的集装箱船结构优化研究

海上极端波过去常常导致船舶结构的极限破坏,而船舶的极限崩溃涉及到船体结构的动态极限强度和结构非线性.该文通过二维的水弹塑性方法研究了集装箱船在极端波中的非线性动态强度,该方法考虑了船体的极限强度以及船体结构的非线性和波浪之间的耦合.并通过该二维水弹塑性方法和极限评估方法研究了船体结构的结构优化.文中还通过二次规划法(SQP)来优化基于非线性的动态强度的集装箱船体结构.最少的结构成本是本优化的目标函数,约束条件保证船体的强度要小于结构的极限强度,并且结构设计尺寸要满足规范的要求.随着设计波高的变化,这些优化的设计变量的变化趋势得以发现,一些研究的结论可用于船舶规范的参考.     

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基于离散选择理论,提出了车辆跟驰模型.考虑七个选择肢中的加减速度,采用选择肢特定参数反映出不同选择肢的吸引程度.为了避免换道行为的干扰,利用HOV车道的车辆数据对模型进行标定和验证.结果显示,大多数的标定参数在95%的置信水平下都是较为显著的.此外,模型反映出的不同的车头间距及速度下的驾驶员对不同加减速度的选择趋势与日常驾驶行为完全吻合.验证结果表明,对于实际状况下被选择的选择肢,大于1/7 (每个选择肢的平均预测概率) 的预测概率的比例大于87%.从观测比例的角度看,实际观测值与模型的预测值之间差异并不显著.最后应用模型模拟30分钟的单车道交通状况.     

bZ3纯电动轿车的空气动力性能开发

作为比亚迪丰田电动车科技有限公司第1款纯电动轿车,bZ3的能耗要求极高,也给空气动力学性能开发带来了很大的挑战。为实现这一目标,通过采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）仿真和风洞试验相结合的方法,对车身造型、车底、前舱进气管理、车轮、密封等部位进行了持续的优化验证。最终bZ3在风洞中进行实车试验验收,空气阻力系数达到0.218,在同级别车型中处于领先水平。通过两种不同仿真方法对比研究发现格子玻尔兹曼（Lattice Boltzmann Method,LBM）方法整体精度较高,但对于底部气流的模拟精度还有待提升。     

用非线性有限元的方法研究准静态加筋方形管压溃破坏中加强筋的影响

在船舶碰撞和搁浅中,薄壁结构在轴向压力条件下的压溃破坏是一种重要的破坏模式.本文用非线性有限元方法研究了准静态条件下纵向和横向加强筋对加筋方形管压溃破坏的影响.基于实验结果和数值仿真的结果,给出了新的等效板厚和平均压溃载荷计算公式.计算结果表明新的平均压溃载荷计算公式能够更好地拟合实验结果.     

船底座礁实验数值模拟中选择参数影响研究

非线性有限元方法是分析船舶碰撞和搁浅问题的一个强有力工具,但是数值模拟结果的可靠性很大程度上依赖于对工程问题的恰当处理和有限元软件中主要参数的准确控制.本文以某单壳船底结构准静态座礁实验结果为例,用非线性有限元软件LS-DYNA进行数值模拟,研究了下列选择参数对单壳船底结构抗撞性的影响:边界条件;船底结构的材料模型;壳单元类型;船底结构与礁石模型之间的摩擦系数;船底结构的残余应力.通过比较计算结果的碰撞力曲线,能量吸收曲线来评价这些参数对数值模拟的影响并给出了一些建议.     

基于一个二维修正水弹性方法的集装箱船体梁动态前极限强度评估研究

海上极端波因其巨大的波高常常导致船体的极限破坏。该文提出了一个二维的修正水弹性方法来研究一个集装箱船船体梁在极端波中的动态前极限强度。传统的极限强度评估基于准静态方法,没有动态效应被考虑。而船体在波浪下的动态结构响应是基于水弹性方法,传统的水弹性方法并不能计算船体梁的动态非线性强度。该二维修正的水弹性方法考虑时域波浪和非线性船体梁之间的耦合,将水弹性方法和Smith方法结合,用Smith方法计算船体梁的刚度,而其刚度与船体梁的强度和变形曲率有关。所以该时域的非线性刚度被用于修改水弹性方法里的常数项的结构梁刚度。几组极端波模型被用以产生船体梁的大变形和非线性动态垂向弯矩。文中分别采用修正水弹性方法和普通水弹性方法,通过改变四个重要的极端波参数如极端波最大波高、规则波的波高、波速和波长等来研究其对船体梁船中处的大变形转角和非线性垂向弯矩的影响,通过采用修正的水弹性方法计算得来的结果与水弹性方法计算得来的结果相比较,得到了一些差异和结论。