不同负泊松比填充结构在汽车前端中的应用

以汽车前端保险杠后的吸能盒为研究对象,结合传统内凹六边形负泊松比结构、双箭头负泊松比结构以及某弧边负泊松比填充结构,对比研究了不同填充结构在高速以及低速碰撞中对汽车前端的防护作用,分析了3种填充结构应用下的吸能盒变形模式、压缩量、吸能量、比吸能以及碰撞力峰值,结果表明:在低速和高速碰撞中,3种填充结构皆呈现出明显的负泊松比变形特性,与其他结构相比,弧边填充结构具有更好的吸能防护效果。     

CRH5型动车组碰撞吸能结构研究

结合我国现有动车组端部吸能结构现状,介绍CRH5型动车组车体结构、碰撞吸能工况类型、车体碰撞仿真模型及碰撞吸能性能分析、碰撞吸能元件的材料和结构.对我国高速动车组吸能结构设计具有指导意义.     

基于MMC的自修复材料结构与微胶囊的协同优化

自修复材料作为一种力学构件不仅需要结构宏观构型的拓扑优化,而且需要兼顾自修复剂载体微胶囊的尺寸和分布对自修复材料力学性能和修复效果的影响,因此对结构宏观构型与内置微胶囊进行协同优化具有重要的意义。研究基于可移动变形组件法,以结构柔度为目标函数,材料面积为约束条件,建立了内置微胶囊组件的二维数学模型,基于移动渐近线法（MMA）,给出了协同优化自修复材料的设计方法,并与经典自修复材料进行了对比研究,验证了协同优化的优越性。研究表明：两类自修复材料的构型具有相似性;两类自修复材料的结构柔度均随微胶囊体积分数的增加而提高,力学性能发生不同程度的劣化;与经典自修复材料相比,随着体积分数的增加,协同优化自修复材料呈现出更为优异的力学性能,当体积分数接近14%时,其柔度值仅为经典自修复材料的66.1%。     

三维结构多频拓扑优化设计研究

基于ESO方法并结合工程实际的需要,对三维结构的多频率优化进行了研究.建立了多频优化模型,导出了结构多频率优化灵敏度公式, 给出了优化迭代步骤和衡量优化效率的性能指标,并采用灵敏度重分析技术减少了计算工作量.给出的算例显示了本研究方法的正确性和有效性.     

负折射率材料的实现模式及传输衰减分析

推导了均匀材料折射率完整的解析表达式,并基于此按照材料导磁性、导电性和介电性的不同情形讨论了电磁波的传输模式,结果表明材料的导磁性和介电性是负折射率的必要条件;进而得到了实现负折射率的3种可能情形,即磁导率和介电常数至少一个参数为负值,与此同时传输衰减上升为负折射率材料的新挑战;虽然材料的导电性不是负折射率的决定因素,但导电性与材料的传输衰减关系密切。此外也探讨了零折射率材料的凋落波传输模式。     

客运列车耐冲击吸能车体设计方法

为了减轻客运列车碰撞事故造成的损失, 实现被动安全保护, 对组成列车的动车、客车车体结构提出了新的设计方法, 重新分配车体各部分刚度, 设计出具有合适吸能结构的耐冲击车体, 车体结构均按前、中、后三种纵向刚度设置, 前后两部分为可以产生塑性变形的弱刚度吸能结构, 中间部分为仅产生弹性变形的强刚度弹变结构。当列车在正常运行时, 车体有足够的强度和刚度, 需要满足有关规范规定的强度、刚度要求; 在较高速下发生碰撞事故时, 吸能结构能够沿所需方向产生塑性大变形吸收足够冲击动能, 保证机器间和乘客区不发生破坏, 并延缓碰撞作用时间, 降低碰撞瞬间最大减速度, 使撞击减速度在人体承受范围内。     

左手超材料的研究进展

在经典物理学框架下论述了左手超材料的起源、分类和特性应用。左手超材料研究凭借日新月异的材料制备技术获得了长足的发展,目前已涵盖谐振贴片型、传输线集成型、薄膜层合型、颗粒复合型和渔网型等五大类别。负折射率是左手超材料最核心的特异属性,并衍生出负折射、超分辨率成像和光子隧穿效应等电磁场超特性;而左手超材料的后向波传播特性则主导了逆多普勒效应、逆切伦科夫辐射以及反常古斯—汉森位移等奇特波现象;此外,左手超材料胞元结构还具有重要的亚波长电磁响应特性。左手超材料在诸如成像、隐身、雷达、天线、传感器等领域具有非常重要的应用潜力。     

浅述桥梁桩基设计中桩侧土的负摩阻力问题

浅述了桥梁桩基设计中桩侧土负摩阻力的产生机理、产生原因及影响负摩阻力的因素,介绍了桩基中性点位置的确定、负摩阻力计算等问题,并综述了有效消减负摩阻力的措施.     

基于应变能的结构拓扑优化设计

基于在优化结构边界和孔洞周围附加人工材料的思路, 结合传统渐进结构优化法和单元应变能分析, 研究了基于应变能的结构拓扑优化方法, 给出了结构拓扑优化的基本原理, 导出了具有单元增、删功能的渐进结构优化基本公式。对具有各向同性的均质材料的桥墩和桥梁结构进行了仿真设计, 结果显示结构的最大与最小应变能的差距显著减小, 其拓扑解类似于工程中出现的结构, 表明该方法的基本原理可行、有效。     

上海地铁6-8号线吸能结构的抗撞性优化

以上海地铁6-8号线前端吸能结构为载体,应用碰撞仿真软件PAM-CRASH和多学科协同优化软件iSIGHT进行碰撞数值模拟分析和吸能结构优化,得到吸能结构在大变形碰撞时的变形模式及各碰撞参数,并对动车组的吸能结构进行评估及最优设计,实现车辆的被动安全保护和耐撞性优化设计,为吸能部件的再生产和研发提供必要的理论依据.     

基于小偏置碰撞车辆前端结构的改进设计

为提高小偏置碰撞下整车的耐撞性,对某微型电动车前端结构进行了优化设计。在可操作空间延长防撞横梁长度的20%,在前纵梁新增>形结构件,并对整车进行64 km·h^-1正面小偏置碰撞工况仿真分析。改进后前纵梁吸能量提高了128.4%,整车吸能量提高了26.3%,乘员加权综合损伤值降低50%。     

钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土抗裂设计研究

归纳总结了钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土板的抗裂设计方法,并且通过有限元分析研究了各抗裂措施的应用效果和适用性。在计算负弯矩区混凝土裂缝宽度的公式上,各国规范考虑的因素不同,精确度也不等;基于工业化发展理念,通过有限元建模分析,认为各裂缝控制方法中的预应力钢束法不适用于工业化建设;支座位移法和预加静载法虽然具有一定抗裂效果,但施工便利性差,且有所掣肘;增强配筋法的抗裂效果明显,但适用的跨径范围有限;UHPC湿接缝法作为一种基于材料优化的新型抗裂手段,兼具力学、施工、经济优势,但仍在探索阶段。有关于钢-混组合梁桥的负弯矩区混凝土板开裂仍是一项需不断研究、解决的问题。     

南京大桥北路钢-混凝土连续组合梁桥设计

钢—混凝土连续组合梁桥具有自重轻、抗扭能力强、刚度大、施工速度快的优点,结合南京大桥北路匝道桥,介绍了组合梁在城市高架中的设计与应用,通过调整桥面板混凝土浇注顺序,中支点顶升20cm,有效控制了负弯矩区域混凝土桥面板的开裂。     

基于遗传算法的77 GHz超材料微带天线拓扑优化

针对微带天线增益性能偏低的问题,提出了适用于77 GHz的常规矩形微带天线,并以此为基准引入超材料格子型基元,以天线增益为设计目标,有无超材料方格子为设计变量,基于遗传算法排布超材料基元的拓扑微结构。针对超材料基元拓扑构型中存在的点连接问题,引入冗余设计的理念重新优化设计,并分析了超材料天线高增益的机理。仿真结果表明：相较于常规矩形微带天线,其增益由7.32 dB提升到10.50 dB,增幅高达43.4%。     

混沌优化算法在协同设计冲突消解中的应用

利用混沌优化算法,对协同设计中建立的约束网络数学模型进行寻找全局最优解操作,以实现冲突消解,最后利用常用寻优函数对该应用的有效性进行了仿真验证.数值试验结果表明,本算法具有结构简单,鲁棒性强,易于实现,效率高的优点,从而能够实时地对协同设计中检测到的冲突进行消解.     

产品多领域协同设计及其过程建模方法

通过分析产品多领域协同设计的形成历程,总结了其关键技术.针对产品多领域协同设计过程特点,构建了体现协同和约束特性的设计过程基本建模元素"活动元",并将"活动元"进行适当分类.基于"活动元",参考活动网络图和IDEF3过程建模方法,提出了反映多领域协同设计过程特点的协同关联图CCM过程建模方法,并进行了实例应用和仿真验证.     

桑坝大桥结构分析计算及设计优化

通过对桑坝大桥的结构计算分析,针对性地提出对该桥变更施工图设计的优化调整措施,并就山区吊装箱拱设计及施工过程中值得注意的问题提出几点建议供参考。     

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。     

民机机身结构适坠性研究

以民机机身结构为研究对象, 按照积木式研究方案的不同层级, 即材料级、元件级、细节件级、子部件级、部件级、整机, 阐述了民机机身结构适坠性试验及数值模拟方法; 总结了世界范围内在子部件级(货舱地板下部机身框段)和部件级(机身框段)开展的适坠性研究, 对比分析了机身框段结构坠撞破坏模式, 阐述了机身框段适坠性设计方法; 阐述了民机机身结构适坠性符合性验证及评估方法, 展望了民机机身结构适坠性设计、验证及审定的未来发展方向。研究结果表明: 材料失效和连接结构失效是民机机身坠撞过程中的主要失效模式, 材料本构模型和连接结构失效模型对适坠性仿真分析有重要影响, 需发展更为准确的材料本构模型及连接结构建模技术, 提高其动态仿真成熟度; 在机身结构中布置吸能结构可有效改善其适坠性能, 需发展更加高效稳定的吸能结构设计及布置方案, 以最大化提升机身结构适坠性能; 细节件级和子部件级试验及仿真分析提供了评估失效模式、破坏机理和吸能能力的解决方案, 需进一步发展高精度测试技术及有限元仿真分析技术, 以有效支持部件级和整机适坠性设计、验证及适航审定; 发展含不确定参数的适坠性优化设计方法及评估方法, 以避免额外试验和后期结构更改; 系统开展适坠性积木式试验, 有效支持有限元模型验证及评估工作, 发展经积木式方法验证的有限元仿真分析来表明适坠性符合性, 以减少适坠性验证时间及成本, 并指导适坠性试验设计及结构设计。