不同截面薄壁梁的轴向耐撞性对比研究

针对汽车碰撞安全研究的需求,以汽车前纵梁为研究对象,分析了薄壁直梁的耐撞性评价指标,运用非线性有限元理论建立了方形和方锥形2种不同截面薄壁直梁的有限元模型,研究了这2种截面的薄壁直梁结构在轴向冲击载荷下的能量吸收与变形特性,并对他们的耐撞性能进行了对比.结果表明,锥形截面薄壁梁的吸能特性优于方形结构.     

不同外框搭配不同内支撑的薄壁梁碰撞研究

为了提高客车碰撞的安全性,基于HyperMesh与LS-DYNA比较了正方形、五边形、六边形搭配X型、XO型内支撑的不同截面形状薄壁梁的碰撞性能,分析结果表明:XO型与X型内支撑搭配六边形外框的2种截面形状薄壁件碰撞性能最优;将优化结果结合整车模型进行碰撞分析验证,计算结果表明:2种形状薄壁梁碰撞总吸能差别不大,X型内...     

薄壁构件的抗碰撞吸能

以金属薄壁构件为例,研究其薄壁构件沿轴向压缩的历程,在给出薄壁构件的材料模型和有限元模型之后,用碰撞大变形有限元软件PAM-CRASH进行仿真,并对薄壁构件的截面对能量的吸收情况进行了分析,对正方形截面的单元胞和多元胞薄壁结构进行了吸能仿真分析,并对薄壁构件这种能量吸收结构提出建议.     

汽车追尾碰撞保险杠结构的力学特性

针对交通事故中汽车的碰撞问题,运用动量守恒定理和能量守恒定律着重研究了汽车追尾碰撞情况下,汽车碰撞前部主要的结构吸能的优化方法。基于非线性ANSYS/LS-DYNA有限元软件,分析了在车辆的前纵梁部分薄壁梁表面开矩形吸能孔的可行性,取得了优化的薄壁梁的有限元模型,并利用得到的优化模型进行了保险杠碰撞的力学分析。     

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。     

轻型货车前纵梁碰撞吸能特性分析

为分析某轻型货车前纵梁碰撞吸能特性,以碰撞理论为基础,运用CATIA软件建立前纵梁有限元分析模型,进行ANSYS/LS-DYNA模拟仿真。结果表明:车架前纵梁在碰撞中的变形吸收了大部分的能量,车架的最大变形位于纵梁的变截面处;纵梁的初速度为13.5 m/s,货车整备质量2.5 t条件下,碰撞发生2 ms后由于材料的塑性变形而产生峰值减速度,随后材料变形失效;车架前纵梁吸能特性与减速度相似,位于碰撞发生2 ms时出现吸能峰值。     

基于ANASYS Workbench的保险杠低速碰撞仿真

建立并验证了某轿车保险杠碰撞模型的有效性,按照ECE R42法规和PRO/E软件建立该保险杠系统的有限元模型,利用ANASYS Workbench对其进行低速碰撞吸能性仿真分析,结果发现该保险杠结构可以吸收低速碰撞过程中所产生的大部分动能,使轿车其他部分的结构变形达到最小.在此基础上,针对碰撞仿真计算结果及薄壁构件吸能特性,提出了具体的改进措施.     

基于6σ鲁棒性分析的薄壁结构弯曲吸能特性优化设计

结合试验设计、Kriging近似建模技术、Monte Carlo模拟技术,对多种截面薄壁结构进行了确定性优化,并构造了基于6σ鲁棒性分析的优化方法。研究结果表明:实现了对薄壁结构的抗弯吸能特性的优化,并提高了产品质量的可靠性。     

桥梁变截面梁单元计算方法探讨

针对桥梁工程中广泛应用的变截面梁,按照截面的实际变化规律,采用C++语言编写了一种考虑节点位置在截面上可变化的变截面梁单元计算程序,计算结果与多种软件进行了比较。结果表明:对变截面梁进行结构分析时,坐标选取在形心轴较其他位置能得到更高精度的结果,但是为了建模方便,将坐标选取在桥面也是行之有效的方法。     

薄壁直梁诱导结构的耐撞性优化

选取诱导槽的弯曲半径、过渡圆角半径、诱导槽间距、第一个诱导槽距离薄壁直梁最前端长度尺寸作为主要设计参数,基于均匀试验设计方法,利用LS-DYNA软件完成了薄壁直梁的碰撞仿真。利用Minitab软件对直梁的碰撞减速度峰值与诱导槽设计参数进行回归分析,得到了薄壁直梁诱导槽结构的最优设计参数,创建了一种有效的变形诱导槽结构。从结构的碰撞变形、碰撞减速度峰值以及能量吸收3个方面对优化前后的薄壁直梁进行对比分析,验证了此种诱导槽结构有利于提高薄壁直梁的耐撞性。     

变高度薄壁箱梁剪力滞的几何非线性分析

根据势能变分原理,考虑薄壁箱梁翼缘的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性,导出了变高度薄壁箱梁的非线性控制微分方程,并采用样条最小二乘配点法进行求解.将计算值与试验结果进行了比较,两者吻合较好.研究表明,对于三跨变高度薄壁连续箱梁,在均布荷载作用下,内支座截面的应力分布不均匀程度较中跨跨中截面大;荷载越大,非线性效应越显著.     

交直流双制式牵引供电系统钢轨电位特性分析

交直流双制式牵引供电系统中机车过分相前、后工作于不同供电制式，造成了牵引回流特性的差异，影响不同区段钢轨复合电位分布. 采用CDEGS软件建立了交直流双制式牵引供电系统仿真模型，并验证模型正确性和有效性. 计及交流区段和直流区段之间牵引回流的相互干扰，提出了适用于交直流双制式牵引供电系统的钢轨复合电位限值，研究了影响钢轨复合电位分布的主要因素及其敏感度. 结果表明:当无电区不设置钢轨绝缘节时，无电区段长度增大则交直流区段牵引回流的相互干扰程度降低，导致无电区钢轨复合电位减小；土壤电阻率增大则交直流区段牵引回流的相互干扰程度增强，导致无电区段钢轨复合电位增大；直流区段过渡电阻越大，则直流区段钢轨复合电位越高. 交直流区段之间的无电区设置绝缘节能够改变回流结构，避免钢轨复合电位超标，以国内首条双制式线路为例，设置绝缘节后可以使钢轨复合电位直流分量从103.92 V降至60.20 V，保障了人身安全.      

基于多速度调控的城轨列车区间运行策略优化

针对城市轨道交通区间运行时分要求,将列车在区间的最高运行速度、最低惰行速度作为速度参数,提出多速度参数调控的城轨列车区间运行策略优化问题.考虑线路平纵断面、列车性能等的影响,以及区间限速、运行时分限制等约束,以区间运行能耗最小化为目标,建立均布质量模型下的给定运行时分下基于多速度参数调控的列车运行节能优化策略模型,优化...     

小半径曲线钢轨波磨激扰下列车车内振动噪声特性

为探究小半径曲线钢轨波磨与车内振动噪声的关系,以高铁站区线路中出现的钢轨波磨为对象,开展了实车试验与轨面平直度现场测试;采用同步压缩小波变换提取了车厢内部振动与噪声信号的时频特征,并引入全局小波功率谱和小波能量比对信号进行量化分析;建立了波磨严重程度与车厢内振动噪声水平的关联关系,对比了车体与走行部构件之间动力响应的差异,探讨了波磨所在曲线半径对车内振动噪声的影响。研究结果表明：在小半径曲线地段,车厢内振动与噪声信号的优势频率为500～550 Hz,与钢轨波磨引起的轮轨冲击频率一致,且该频段的能量在波磨严重区段愈加显著;轴箱与转向架构架振动信号在500～550 Hz频带也存在能量峰值,而轴箱振动信号中出现的330、1 046 Hz等峰值频率被一系悬挂有效过滤,使得构架振动响应中未见此频率成分;在车厢内采集的各项信号中,车体垂向振动响应与钢轨波磨沿线路里程的分布特征最为相关,而车内噪声、纵/横向振动、侧滚运动的相关性次之,摇头运动的相关性最低;与直线和大半径曲线相比,小半径曲线区段的车体振动与噪声水平受钢轨波磨的影响更为显著。     

Nonlinear free vibration analysis of thin-walled curved beam with non-symmetric open cross section

A finite element formulation was presented for the nonlinear free vibration of thin-walled curved beams with non-symmetric open across section. The kinetic and potential energies were derived by the virtual principle. The energy function includes the effect of fiexural-torsional coupling, the torsion warping and the shear centre location. For finite element analysis, cubic polynomials were utilized as the shape functions of the two nodal thin-walled curved elements. Each node possesses seven degrees freedom including the warping degree of freedom. The nonlinear eigenvalue problem was solved by the direct iteration technique. The results are compared with those for straight beams as available in the literature. The results for nonlinear free vibration analysis of curved beams for various radii and subtended angle are presented.     

一种基于几何约束的轨道提取方法研究

针对基于Hough变换或螺旋曲线模型的视觉轨道检测方法存在的不足,本文提出了一种基于几何约束的轨道提取方法.该方法利用摄像机和轨道平面之间的成像关系近似满足单因矩阵的特点,利用逆透视映射(IPM)将输入图像转换为Bird-view图像,并采用一种改进的边缘检测方法进行边缘检测.然后将二值化的边缘图像在垂直方向上分割为多个区段,在每个区段上,利用先验知识生成的系列模板图像,对分段IPM图像进行去噪处理和Chamfer距离变换后进行距离匹配检测,将轨道检测转换为一个二维匹配搜索过程.在分段检测结果的基础上,进一步利用曲线拟合得到边缘图像中完整的轨道曲线方程.该曲线方程通过已知的单因矩阵转换为原始图像中的曲线描述,实现在原始图像中的检测和定位.实验验证了所提方法的可行性和可靠性.     

薄壁箱梁挠度的一种简化分析方法

为寻求考虑剪切变形影响的薄壁箱梁挠度计算简化方法,以单位力法为基础分析薄壁箱梁的挠曲变形. 首先,通过对薄壁箱梁挠曲剪应力分布模式的分析获取组成箱梁各壁板的剪切影响系数表达式,基于该剪切影响系数,利用Timoshenko梁理论导出简单箱梁挠度的解析表达式;其次,利用卡式第二定律推导出箱梁的梁段单元分析模型,编制了求解变截面箱梁等复杂结构的电算程序;最后,对等截面及变截面箱梁的算例模型进行了分析. 数值算例结果表明:程序计算的挠度与实测值及ANSYS空间有限元结果误差在3%以内;针对数值算例,剪切变形使箱梁挠度增大20%以上;随着宽高比的增大,翼板剪切产生的附加挠度会增大,而腹板情况与之相反.      

轨道参数对高速道岔轮轨接触行为的影响

为研究60N钢轨350 km/h 18号高速道岔合理的轨距和轨底坡,利用60N钢轨高速道岔关键断面和实测LMA磨耗车轮,基于迹线法原理和Kalker三维非赫兹滚动接触理论,分析不同轨距和轨底坡参数下的轮轨接触几何和力学特性,并与CHN60钢轨高速道岔计算结果进行对比. 结果表明:在保证安全的前提下适当将轨距加宽可改善轮轨匹配关系,提升列车过岔平稳性,减小轮对横移量大于8 mm时的轮轨接触应力和表面滚动接触疲劳因子,延长尖轨使用寿命;轨底坡为1/30、1/40和1/50时,轮轨接触参数相差较小,匹配性能较优;轨底坡为1/10和1/20时,横向不平顺和轮轨滚动接触疲劳因子普遍较大,且1/10轨底坡对车轮磨耗的适应性较差;与CHN60钢轨高速道岔相比,60N钢轨高速道岔的等效锥度普遍更小,列车过岔平稳性更优;车轮磨耗易导致车轮在轮轨过渡区段空转,引起尖轨伤损.      

高速铁路制动区间钢轨摩擦自激振动研究

为了探究高速铁路制动区间的典型钢轨波磨现象,基于轮轨摩擦自激振动诱导钢轨波磨的观点展开了研究,通过武广高速铁路制动区段的现场调研,掌握该区段的波磨特征并采集相应的轨道不平顺;基于轮轨摩擦自激振动诱导钢轨波磨的观点分别建立制动区段高速列车的动/拖车轮对-轨道-制动系统的有限元模型,并利用复特征值法进行动/拖车轮轨系统的摩擦自激振动分析,比较动/拖车轮轨系统在制动和非制动工况下系统发生摩擦自激振动的可能性,以及在制动工况下动车轮轨和拖车轮轨系统的摩擦自激振动情况;使用控制变量法研究了制动系统摩擦系数和扣件垂向刚度对动/拖车轮轨系统摩擦自激振动的影响规律.研究结果表明：制动工况更容易引起系统的摩擦自激振动;拖车轮轨系统更容易引起系统摩擦自激振动;控制制动装置摩擦系数约为0.30,扣件垂向刚度约为50 MN/m时能一定程度降低轮轨系统发生摩擦自激振动的可能性,进而抑制钢轨波磨的产生.     

折板理论在箱梁分析中的应用

本文时运用折板理论分析箱梁空间作用的方法进行了较为深入的探讨。文中时薄壁杆件理论中目前普遍采用的一些假定进行了检验,指出了它们将会引起的误差。本文还阐明了运用折板理论分析箱梁的优.汽及其不足之处。此外,还就如何应用折板理论分析变截面箱梁的问题进行了讨论,提出了用等效梁的概念分段求解变截面箱梁的方法。