具有诱导结构的汽车薄壁杆件的耐撞性研究

汽车薄壁杆件的诱导结构是应力中区，可以控制薄壁杆件变形和褶皱时峰值力。根据非线性有限元法的基本理论，运用非线性有限元软件ANSYS／LS－DYNA，对具有圆孔、方孔、V形凹槽和面内圆孔的诱导结构的薄壁杆件受轴向冲击载荷状态下的耐撞性能进行了数值模拟，并进行了以上各种结构的轴向碰撞试验，试验结果表明，数值模拟的结果是正确的。     

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...     

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。     

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。     

薄壁梁诱导槽结构抗撞性优化设计及应用

通过分析各种变形诱导结构设计特点的基础上,提出了一种有效的变形诱导槽结构.将该变形诱导槽结构应用于某车架前纵梁的碰撞模拟中,以提高其动态吸能特性.选取前纵梁诱导结构的主要设计参数作为研究对象,采用响应面法并结合正交试验设计、显式有限元方法等来进行分析.建立了前纵梁诱导结构的总吸能和最大冲击载荷的多目标优化模型,并对模型...     

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。     

S形梁碰撞多参数优化设计

提出了一种新的碰撞优化方法,即将试验设计(DOE)、有限元分析(FEA)、响应面法(RSM)和遗传算法(GA)结合起来,对S形薄壁梁多结构参数进行抗撞性优化设计.通过提取实际车架上使用的S梁特征参数,建立了S梁的碰撞模型.运用方差分析(ANOVA),选取那些对S梁吸能特性影响显著的因素作为主要设计变量,采用显式非线性有限元软件PAM-CRASH进行碰撞模拟.根据有限元分析结果并结合响应面理论,建立了S梁的总吸能和最大冲击载荷的响应面模型.采用遗传算法进行优化求解,得到了S梁的最优设计参数.优化后的S梁在碰撞中的总吸能能力大大提高.     

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。     

薄壁箱梁截面抗扭参数的简化计算方法

通过对薄壁箱形截面杆件扭转特性的分析,提出利用空间有限元分析软件的分析功能来计算薄壁箱梁截面几何特性参数的新途径。建立空间悬臂梁模型,其截面为所要计算的薄壁箱形截面,在梁悬臂端施加集中扭矩,根据分析求得梁悬臂端相邻截面的扭转角和截面变形,即可推算出该薄壁箱形截面的抗扭参数。为提高计算精度,可按精确截面形式输入。结果表明:该方法的实施过程简单,计算结果精度高,用户借助于自己熟悉的任何空间有限元分析软件均能实现这一功能。     

叉桥薄壁箱梁结构的简化分析

以典型人字形薄壁箱梁桥为研究对象,通过增加自由度的分析方法,在初等梁理论的基础上考虑薄壁箱梁主要的受力特点,同时利用空间梁格理论对结构在分析方法上进行简化。另外,以某人字形桥梁工程为例,分别建立空间普通梁模型、空间板壳模型以及简化的分析模型进行比较分析,验证了简化模型的准确性、简便性,同时指出了3种不同理论对人字形桥梁进行分析时存在的优缺点。研究结果表明:本文分析方法能够简便、准确地把握该结构的行为,为求解该结构提供新的途径。     

中环线五角场立交下沉式广场围护方案优化

中环线五角场立交下沉式广场工程是中环线五角场立交工程的重要组成部分,该文结合现场实际情况对围护结构施工设计方案进行了优化、变更。     

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%。     

方钢管混凝土轴压短柱的力学性能

根据统一强度理论,综合考虑了方钢管混凝土的材料特点,引入了考虑厚边比影响的等效约束折减系数,将钢管混凝土角部非均匀的约束力转化为均匀的约束力,从而将方钢管对混凝土的约束等效为圆钢管对混凝土的约束。在厚壁圆筒的统一强度理论解的基础上,推导了计算钢管混凝土极限承载力的公式,并用该公式对文献资料数据进行了计算对比。结果表明:该公式有很强的适用性,对发挥材料潜力、节约材料很有意义。