分层多胞方管多角度载荷下结构耐撞性分析

交通事故中汽车薄壁管结构具有重要吸能作用。通过仿真分析刚性墙多角度压溃下分层多胞方管和普通多胞方管的吸能特性发现,0°、10°加载情况下,普通多胞薄壁方管的吸能特性更优;20°、30°加载情况下,普通金属多胞薄壁方管较易发生全局弯曲导致吸能力明显下降,分层多胞薄壁方管可在一定程度避免发生全局弯曲,大角度加载情况下分层多胞方管的吸能特性更优。     

电动车仿生铝防撞梁耐撞性设计

利用仿生结构改变两座电动汽车铝合金前防撞横梁的截面形状,以提升电动汽车正面碰撞下的耐撞性。在Hypermesh平台上建立了前防撞梁全宽正面碰撞力学模型和防撞横梁的三点弯曲模型,对比了口字形、梯度形、蜗牛壳形、蜘蛛网形和胚胎球形5种截形防撞横梁的正面碰撞仿真结果及静态弯曲刚度。轻量化、吸能量、B柱加速度、弯曲刚度是衡量仿生防撞梁耐撞性能的4个关键指标。结果表明,具有胚胎球形截面的防撞横梁耐撞性更好。在胚胎球形截面对照方面,研究了不同胚胎球形数量和布置对碰撞仿真结果的影响,得出具有两个胚胎球形截面的防撞横梁耐撞性最优。通过采用两个球形防撞横梁的不同料厚组合,分析了料厚对碰撞结果的影响。     

仿生双菱形肋边多胞薄壁结构的耐撞性能研究

为提高汽车吸能盒结构耐撞性,受毛竹微观结构启发,提出3种不同的仿生双菱形肋边多胞薄壁结构。建立仿生双菱形肋边多胞薄壁结构的有限元模型,通过有限元仿真对比研究仿生双菱形肋边多胞薄壁结构与传统八边形多胞薄壁结构的耐撞性。分析双菱形肋边布置方式、内层壁厚等因素对新型薄壁结构吸能特性和变形模式的影响。结果表明,与传统八边形多胞薄壁结构相比,仿生双菱形肋边多胞薄壁结构的吸能特性有了明显的提升;双菱形肋边布置方式和内外层壁厚对结构吸能特性均有一定影响;随着内层壁厚的增加,结构最大峰值力减小,但总能量吸收和比吸能减少,载荷平稳度降低。仿生双菱形肋边多胞薄壁结构能有效降低乘员在汽车正面碰撞中所受的伤害,可应用到新能源汽车吸能盒的设计开发中。     

磁流变液仿生薄壁吸能管及其耐撞性可控度的研究

为克服传统薄壁管耐撞性恒定、环境适应性差的缺点,受马尾草结构的启发,提出一种可应用于薄壁管结构设计的磁流变仿生吸能单元的设想.建立了磁流变液仿生单元吸能理论模型和吸能可控度理论公式,对一定尺寸的磁流变液仿生单元进行了有限元仿真分析.结果 显示:在一定尺寸和一定压缩条件下,流固耦合仿真和固体结构仿真预测的磁流变液和固体结...     

新型仿生层级折纸负泊松比蜂窝结构轴向压缩下的耐撞性能

负泊松比蜂窝结构因其特殊的拉胀效应在缓冲吸能领域具有巨大的应用潜力。为进一步提高其力学性能,结合仿生层级设计和折纸结构,提出一种新型仿生层级折纸负泊松比蜂窝结构,并通过数值模拟系统研究了该结构在轴向压缩下的耐撞性能。结果表明：与传统负泊松比蜂窝结构相比,新型仿生层级折纸负泊松比蜂窝结构的吸能能力显著提升。此外,折纸结构的引入使蜂窝结构在轴向压溃过程中的变形更加均匀,且能够有效降低甚至消除结构的初始峰值力。     

汽车结构耐撞性设计与优化研究综述

汽车的碰撞安全问题是汽车行业一直重点关注的问题之一,开展汽车结构的耐撞性设计已成为提升车辆碰撞安全性的重要手段.文章对国内外汽车结构耐撞性设计与优化的研究成果进行回顾与总结,鉴于碰撞过程的强非线性与众多设计准则相互耦合等特性,重点对近似多目标耐撞性优化方法及其应用进行综述,并分析存在的问题和进一步深入研究的方向.     

汽车耐撞性分析的有限元法

本文简要介绍了汽车耐撞性分析有限元法的主要内容,涉及基本方程,有限元法与有限差分法的应用,材料本构关系及接触问题的处理等。文章后面给了应用实例,以说明有限元法的能力与潜力。     

概念设计阶段薄壁直梁的耐撞性优化

本文中利用梁单元简化模型对薄壁直梁进行概念设计阶段的耐撞性优化.首先通过赋予梁单元轴向溃缩特性,模拟薄壁梁的溃缩变形.接着对梁单元简化模型进行了碰撞仿真,将仿真结果与详细模型相对比,以分析简化模型的精度及可靠性.最后以此为基础对梁单元简化模型进行耐撞性优化.结果表明,该简化模型易于创建,且有很高的精度,可以用于薄壁梁构件概念设计阶段的耐撞性优化.     

应用有限元法研究车架结构的耐撞性

本文应用有限地对车辆正面碰撞过程中车架结构的大变形过程进行了计算机模拟。文中介绍了非线性有限元分析的基本方程,运用微机版ＤＹＮＡ３Ｄ软件,在合理简化的基础上,建立了车呆结构的有限元模型,通过计算机模拟,预测了车辆正碰过程中车架的变形位置和变形形式。针对存在的问题,对车架结构进行了改进设计。实车碰撞试验表明：改进后,车架结构的耐撞性有明显提高。     

基于SORA方法的汽车耐撞性优化

通过分析序列优化与可靠性评估方法(SORA)的单循环优化策略,建立了对轿车耐撞性的SORA优化流程。构造了正面40%重叠可变形壁障碰撞响应的近似模型,应用SORA方法,将可靠性分析和确定性优化分开依次进行,从而保证计算精度的同时提高了计算效率。优化结果验证表明SORA方法有效,优化后该轿车的耐撞性和轻量化指标都达到预期目标。     

重型混联式混合动力车辆换挡品质控制参数设计与优化

在重型混联式混合动力车辆换挡过程对发动机和电机进行主动调速的品质控制基础上,针对影响控制品质的换挡操作元件(离合器或制动器)充放油缓冲特性与充放油速率等参数进行了设计,以换挡品质评价指标为优化目标,对缓冲充油速率与接合速差等关键换挡品质控制参数进行了多目标优化。结果表明:研究得到的控制参数使换挡品质大幅提高,符合换挡品质指标要求;研究得到的参数设计与优化方法正确、有效。     

基于疲劳寿命的驱动桥壳可靠性与轻量化设计

为提高驱动桥壳的轻量化水平和道路行驶疲劳可靠性,对驱动桥壳进行6-Sigma稳健性多目标轻量化设计。首先,建立驱动桥壳的虚拟台架仿真模型,并进行垂直弯曲刚性和垂直弯曲静强度的仿真分析,将仿真得到的桥壳本体各测点变形量和关键受力点应力值与试验结果进行对比,以验证桥壳虚拟台架仿真模型的可信性。其次,建立驱动桥壳的最大垂向力仿真模型,结合耐久性强化路面下驱动桥壳板簧座处的垂向载荷谱,基于名义应力法,对驱动桥壳进行了道路行驶工况下的疲劳寿命分析。然后,选取驱动桥壳本体各截面壁厚为设计变量,基于熵权法和TOPSIS（Technique for Ordering Preferences by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS）方法研究各壁厚变量对桥壳综合性能的影响。结合RBF（Radial Basis Function,RBF）近似模型和NSGA-Ⅱ算法（Elitist Non-dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ）对驱动桥壳进行基于疲劳寿命的多目标确定性轻量化设计,获取Pareto最优解集,选取桥壳的优化方案。最后,基于蒙特卡罗模拟抽样方法和微存档遗传算法（AMGA）对驱动桥壳进行了多目标6-Sigma稳健性轻量化设计,得到桥壳稳健性优化方案。研究结果表明：稳健性优化后,驱动桥壳本体的疲劳寿命降低了12.3%,但和初始结构的疲劳寿命相比,仍提升了117%;桥壳本体疲劳寿命正态分布的标准方差下降了72.1%,说明桥壳本体的疲劳可靠性得到了大幅提升;桥壳本体的质量升高了1.8%,但和优化前的桥壳原结构相比,仍实现减重5.9%。     

基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计

为满足车身轻量化和耐撞性设计的要求,采用材料替换与结构改进相结合的方法对前端进行优化。基于试验验证的整车正面碰撞模型,建立了铝制前端模型并与钢制设计方案进行了耐撞性对比。为提高铝制前端耐撞性能,设计了不同胞数的多胞构型截面,并在三点弯曲和轴向压溃工况下分析其吸能特性。运用多目标优化方法对多胞前端的结构参数进行寻优。结果表明,优化后的铝制多胞结构能在改善整车耐撞性的同时,显著减轻前端质量。     

CFRP多胞结构吸能机制及多工况耐撞性设计

将轻质高强的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)应用到多胞结构设计中,有望进一步提升CFRP薄壁结构的耐撞性能及吸能效率。为了研究CFRP多胞结构在多角度加载工况作用下的能量吸收机制及耐撞性能,采用机织平纹CFRP预浸料制备CFRP单胞管以及2个不同规格的CFRP多胞管,并通过调整壁厚使所有结构的质量保持相等;随后,对上述3个试样开展准静态轴向压溃试验,通过试验揭示CFRP多胞管的耐撞性能。此外,建立CFRP多胞管的有限元模型,采用数值仿真的方法揭示多胞管的能量吸收机制,并基于试验验证的有限元模型进一步分析9种不同规格的CFRP多胞结构在多种加载角度下的压溃性能。最后,采用多指标评价方法(COPRAS)对不同构型的多胞管在多种压溃角度下的耐撞性能进行综合评价。试验结果表明:单胞管发生了不稳定的局部屈曲,多胞管发生了稳定的渐进失效,并且在等质量的条件下,多胞管的总吸能比单胞管的总吸能高约68%。仿真结果表明:层内损伤是CFRP多胞管以及单胞管的主要吸能机制,其能量耗散值约占总能量的50%;且随着加载角度的增加,各结构的总吸能逐渐下降,但各吸能机制所耗散能量的占比变化不大,增加胞数以及内壁胞壁的厚度均能小幅度提升多胞管的能量吸收特性。综合耐撞性评价结果表明:试样MT3-4[胞数为9,内部胞壁厚度b为1.178 0 mm(5层),外部胞壁厚度c为0.235 6 mm(1层)]在多种压溃角度下具有更好的综合耐撞性能。     

基于耐撞性的碳纤维/聚丙烯泡沫夹芯板结构优化研究

针对汽车轻量化和耐撞性要求,制备了一种碳纤维/聚丙烯泡沫夹芯板复合结构,结合试验与仿真分析,研究该夹芯板的相关力学性能;对上下面板厚度、夹芯泡沫厚度和密度进行多目标优化,获得泡沫厚度和密度的最优方案;将该结构应用于某汽车顶盖,对夹芯泡沫的分布进行变密度拓扑优化,在保证吸能特性的前提下减轻质量;对该车顶部进行压溃仿真的结果表明,优化后夹芯板汽车顶盖的结构刚度和吸能性能明显提高,且质量大幅减轻,满足了汽车耐撞性和轻量化要求。     

薄壁直梁碰撞性能仿真和参数影响分析

为研究材料及其厚度和结构圆角对汽车主要吸能结构前纵梁的碰撞性能的影响,建立了模拟前纵梁的薄壁直梁有限元模型,对其进行了正面碰撞仿真,并分析了材料与结构参数对薄壁直梁碰撞吸能的影响。结果表明,在相同的压溃距离下,直梁吸能与材料强度呈指数小于1的幂指数的增长关系;与厚度呈现指数大于1的幂指数的增长关系;单位质量下壁梁圆角部分的吸能是平面部分的3倍左右。     

新型电控机械式自动变速器参数优化及性能研究（双语出版）

为解决传统电控机械式自动变速器（AMT）换挡过程中的动力中断问题,同时提高整车动力性与经济性,提出一种将行星机构安装在AMT输入端构成的新型自动变速器（N-AMT）,并对N-AMT基本结构进行详细介绍,同时就驻车、起步和换挡过程中行星机构工作模式进行详细分析。首先根据最大、最小传动比、挡位数和相邻速比的设计要求对N-AMT进行速比初步设计,然后结合AMT换挡和双离合（DCT）换挡各自特点,以动力性为约束,NEDC工况最佳燃油经济性为目标进行遗传算法速比优化设计。利用速比优化设计方法进行不同挡位N-AMT方案设计,并根据动力学关系建立整车模型,对N-AMT进行动力性与经济性分析。综合考虑不同挡位数方案的分析结果和变速器结构成本等因素,确定8挡N-AMT为最终设计方案。最后对8挡N-AMT进行台架、起步和顺序换挡试验。研究结果表明：8挡N-AMT的NEDC循环工况油耗为6.38 L·（100 km）^-1,较5挡AMT原型车工况油耗6.95 L·（100 km）^-1减少了8.86%;N-AMT可以有效消除部分挡位间动力中断的问题,在30%加速踏板开度下,8挡N-AMT的起步时间为1.55 s,较5挡AMT起步时间1.61 s减少了3.7%,整车动力性得到提高;N-AMT换挡时间保持在1.05 s以内,且换挡平顺性较好。     

基于多目标参考信号优选的车辆路噪主动控制

在车辆路噪主动控制(Road Noise Cancellation, RNC)过程中,参考信号的选择会直接影响系统的降噪效果。针对传统参考信号选择方法中存在的目标区域单一、参考信号间独立性不足等问题,提出一种改进的多目标参考信号优选方法。首先推导参考信号选择所依据的相干性和条件数评价指标,使用折衷规划法将上述指标构造成综合目标函数,并通过准则间相关性方法确定各项的权重系数;为降低运算量,利用遗传算法建立以该综合目标函数作为适应度函数的多目标参考信号寻优模型,并通过该模型获得一组优选的参考信号,从相干性分析及条件数计算结果易知,优选的参考信号组合在100～500 Hz频段内与目标噪声的相干性较好,且彼此独立;为验证该方法的有效性,以某款燃油车为研究对象,采用多通道NFxLMS算法对该组参考信号进行RNC仿真和实车道路验证。研究结果表明：在降噪效果方面,通过传统多重相干法选择的参考信号在100～500 Hz频带内的平均降噪量为4 dB(A),而通过多目标方法优选出的参考信号在100～500 Hz频带内的平均降噪量达到6 dB(A),RNC系统的控制效果得到增强;在计算效率方面,所提方法的计...     

基于舒适性和轮胎动载的车辆悬架参数优化

为了改善汽车行驶的舒适性并减小轮胎对路面的动载，以某载货汽车为研究对象，建立了多目标优化模型，并采用统一目标函数法对车辆悬架参数进行优化。优化结果表明：优化后悬架刚度减小而阻尼增大，且前悬架参数变化较小，后悬架参数变化较大；相比于优化前，车身垂直方向加速度均方根值减小了20％，前轮动栽均方根值减小了40％，后轮变化更显著，减小了49％；采用多目标优化设计方法不仅可提高车辆自身的舒适性，而且可减小轮胎对路面的动载。