兼顾鲁棒性的多目标焊点自适应优化方法

电阻点焊是白车身制造过程中主要的装配工艺手段,其数量和布置会对白车身动刚度和静刚度产生很大的影响,但这两种影响并不总是一致的。因此,在以同时提升动/静刚度为目标的焊点优化中,需要一种能够兼顾动刚度和静刚度的指标,同时还要确保生产中的工业鲁棒性,使焊点设计方案实施效果不会轻易受到焊点制造缺陷的影响。本文中提出了一种以焊点及相邻单元应变能为基础,兼顾动刚度性能和静刚度性能的焊点优化决策指标,并利用该指标,构建了高效的鲁棒性分析方案,从而形成了一种多目标的焊点自适应优化方法,能实现同时考虑多种性能指标和鲁棒性的焊点优化过程。该方法被应用于某款轻型客车白车身焊点的性能优化和鲁棒性分析,并通过试验验证了其有效性。     

CWELD焊点类型有限元结构刚度分析

针对在白车身等复杂的焊接结构进行有限元分析过程中,不同焊点的模拟方法对结构的弯曲刚度和扭转刚度影响较大的问题,文章对CWELD焊点进行研究,以RBE2刚性单元为参照,得出CWELD焊点对弯曲和扭转刚度的影响,为焊点的有限元建模方法积累经验。     

基于白车身结构刚性化的结构灵敏度分析

白车身的刚度是影响整车NVH性能及操纵性的重要评价指标,通过结构灵敏度分析可获得最优的白车身结构刚度设计,而通过利用CAE分析对局部模型刚性化后的白车身刚度、模态性能变化计算结构的灵敏度是一种有效的结构优化参考方法。     

装配式PC箱梁刚度退化及识别的足尺试验

为了明确装配式预应力混凝土（PC）梁刚度在损伤状态下的退化规律，针对3片30 m预应力混凝土箱梁开展了足尺模型试验研究。首先，建立了损伤梁的结构静动刚度识别模型，基于跨中挠度提出了结构等代静刚度计算式，基于自振频率提出了结构等代动刚度的计算式；其次，对足尺箱梁进行了多工况的静力逐级加载和动力交替试验，分析了箱梁裂缝、挠度、频率等特征参数随荷载的演化规律，研究了损伤状态对箱梁特征参数的影响；再次，通过有限元模型修正给出了箱梁动刚度衰减系数，研究了结构静动刚度随损伤状态的衰减规律，分析了静动刚度差异的原因；最后，建立了结构静动刚度衰减系数和裂缝特征参数之间的经验回归式，并与现有研究成果进行了对比。结果表明：初始损伤状况对箱梁受荷后的裂缝统计分布特征参数有一定影响；箱梁开裂后在相同荷载下的结构等代静、动刚度衰减程度并不相同，其中最终的静刚度衰减系数为0.30，最终的动刚度衰减系数为0.80；足尺梁与室内缩尺模型梁的静刚度衰减系数并不相同。所提出的静、动刚度衰减公式较为简洁，可用于实际损伤箱梁的结构性能评估。     

墩塔焊接钢筋部品刚度计算方法及工程应用

针对桥梁墩塔焊接钢筋部品变形计算难题，从揭示焊接钢筋部品整体刚度本质出发，提出了焊点三向转动刚度求解模型。考虑钢筋直径的影响，设计了105组T形焊接钢筋试件及2类加载固定装置，开展了分级加载破坏试验。在此基础上，构建了焊点三向转动刚度的力学本构模型，重点分析了模型参数的合理取值方法。研究结果表明：分析焊点三向转动刚度是计算焊接钢筋部品整体刚度的关键，其转动刚度经历一个弹性平台后快速下降；初始刚度、弹性转角和刚度退化率等焊点力学本构模型参数均符合高斯分布；初始刚度受钢筋直径的影响较大且随钢筋直径的减小而降低，弹性转角和刚度退化率基本不受钢筋直径影响；同一钢筋直径下，转向刚度R_x的初始刚度及刚度退化率最大、弹性转角最小，转向刚度R_y的弹性转角最大、初始刚度及刚度退化率最小，转向刚度R_z的初始刚度、弹性转角和刚度退化率均居中。同时，为验证所提本构模型及其参数取值的合理性，分别测试了常泰长江大桥中塔钢筋部品起吊状态下的竖向变形及支撑状态下的平面变形。结果表明：当焊点弯矩-转角本构模型参数取均值时，模拟值与实测值基本吻合良好，说明...     

基于区域灵敏度的发罩结构优化设计

传统的灵敏度分析对象都是车身结构的零部件,对汽车结构性能提升的指导也大多局限于板件厚度的减薄与加厚,而且都是通过对车身板件厚度灵敏度分析,没有对零件的各个区域进行灵敏度分析,并进行结构优化设计。本文提出了一种将零件划分为不同的区域,通过各区域对结构性能的进行灵敏度分析,并对灵敏度较大的零件区域进行结构设计的方法,可以避免在零部件结构优化中对结构修改的盲目性,提高设计效率,减少设计成本。本文以发动机罩为例,对发动机罩的扭转刚度进行提升,首先将内板进行区域划分,通过内板各区域对发罩扭转刚度的灵敏度分析,获得对发罩扭转刚度贡献较大的内板区域,并对该区域内板进行结构优化设计,最后通过CAE分析验证,证明了结构优化的有效性,该方法可以推广应用到车身其它零件的结构优化设计中。     

整车模态分析中焊点模拟方法的研究

针对整车有限元模态分析中,采用刚性梁单元模拟焊点时刚度无法控制和严重依赖网格的弊端,提出采用弹塑性梁单元模拟焊点的方法.以某轻型客车为例,建立整车有限元模型,分别采用上述两种单元模拟焊点进行模态分析.与试验结果的对比表明,整车模态分析中采用弹塑性梁单元模拟焊点的方法更接近试验结果,即更为准确、有效.     

安全气囊ECU安装点动刚度改进

在车辆安全气囊开发过程中,气囊ECU安装点的结构动刚度有着严格的要求,安装点动刚度不足会影响气囊ECU在车辆碰撞中采集加速度信号的准确性,从而影响安全气囊起爆的控制精度。某车型最初的车身结构在气囊ECU安装点的动刚度不能达到设计要求,为了改进车身结构,采用有限元分析方法计算安装点的动刚度,通过多轮方案分析对比,最终设计出了满足要求的新结构。     

变刚度复合材料螺旋弹簧的刚度预测模型及影响因素分析

变刚度复合材料螺旋弹簧,不仅具有极好的轻量化效果,还能通过刚度的变化,提升整车的舒适性。目前变刚度复合材料螺旋弹簧的设计理论尚不完善,文章基于复合材料层合板理论,结合螺旋弹簧变刚度的原理,建立了变刚度复合材料螺旋弹簧刚度预测模型。根据变刚度复合材料螺旋弹簧的刚度预测模型,分析了各结构参数对刚度的影响灵敏度,其中结构参数的影响力大小分别为簧丝半径>中径>有效圈数>芯轴半径。文章推导的刚度预测模型和影响灵敏度分析,可快速指导变刚度复合材料螺旋弹簧的结构设计。     

基于OptiStruct的车门焊点优化设计

本文建立了以某轿车车门模态、刚度性能为约束条件,焊点体积最小为目标的优化模型,应用HyperWorks/OptiStruct模块对车门焊点进行拓扑优化,得到不同密度区间焊点分布情况,根据优化结果结合工程经验调整焊点布置。对比分析优化前后的车门结构,结果表明在车门性能基本保持不变的前提下,减少了焊点数量,降低了焊接装配成本。     

某车后排加速轰鸣音改善研究

本文首先介绍了单自由度粘性阻尼系统动刚度理论和计算方法,提出通过增加结构局部刚度减少车内噪音的观点,并以某车为例,通过试验发现该车后排轰鸣音问题,利用CAE分析方法找到导致该轰鸣音问题的原因,提出在排气管中通道两侧安装加强板以增加局部刚度的几种NVH优化方案,通过CAE方法分析各种优化方案的动刚度和固有频率,最终确定最佳方案,较好的解决了后排轰鸣音问题。     

白车身接附点动刚度优化设计

白车身接附点动刚度性能对整车NVH有较大影响,通过对关键点进行动刚度分析,可以为车辆NVH性能改进提供理论参考,同时有利于缩短开发周期及降低开发成本.以某款车型为研究对象,阐述了详细工程设计阶段白车身接附点动刚度分析的基本原理、分析方法及评价标准,建立白车身有限元模型,利用NASTRAN进行模态频率响应分析,并结合该车型动刚度计算结果对相对薄弱点进行结构优化设计.通过动刚度锤击试验与CAE分析结果进行对比,验证了后者的准确性,从最大程度上保证了该车中低频NVH性能.     

后轮罩减振器的静、动刚度研究

本文以具体车型为实例,采用UG软件分析后轮罩减振器的静、动刚度,针对分析结果进行了具体的加强刚度的优化设计。对研究车身的后轮罩减振器的静、动刚度的机构设计具有重要的实用价值。基于汽车轻量化的设计趋势,现代轿车的车身大都采用全承载式结构。全承载式结构使车辆行驶过程中车身承受来自路面的各种载荷,因而车身必须要有足够的刚度。如果车身刚度不足,可能造成车厢密封不严以致漏风、漏雨及内饰脱落等现象发生;在碰撞过程中,也可能会引起车身的门框、窗框、发动机罩口和行李厢开口等处的变形过大。直接或间接地影响汽车的动力响应和燃油经济性能,对汽车行驶的平顺性和操纵性也会产生不利的影响,从而影响汽车的主动安全性。车身刚度爆孔静刚度和动刚     

大跨度连续梁桥动静载试验测试与分析

本文介绍了对某过江公路大桥进行的动静载试验的内容、检测方法、测试数据与理论计算数据的对比以及结果分析;并依据试验分析结果对该桥成桥质量作出合理评价。动静载试验结果表明该桥梁结构承载能力、结构刚度和结构动力性能均满足设计要求。     

考虑防火涂料的PC箱梁时空温度场及刚度退化试验研究

为了明确涂有防火涂料的预应力混凝土（PC）箱梁火灾温度场及火灾后的刚度退化性能,针对3片有、无膨胀型防火涂料的PC简支箱梁开展了火灾模型试验研究。基于预应力混凝土梁受火性状推导了刚度衰变率与挠度衰变率关系方程,通过分析混凝土箱梁截面时空温度场分布状态,基于分区域理论提出了一种PC箱梁受火损伤后初始截面等效刚度简化计算方法,并基于自振频率推导了受火梁动刚度计算公式;对模型梁进行了火灾后的静力逐级加载和动力性能试验,分析了受火梁挠度、频率等静、动力参数的变化规律,研究了受火损伤状态对箱梁静、动力特征参数的影响;基于理论计算和试验数据对比分析了受火梁静、动力刚度在不同损伤状态下的退化规律。研究结果表明：膨胀型防火涂料的使用显著降低了预应力混凝土箱梁的高温敏感性,混凝土温升速率明显下降,大幅降低了混凝土结构温度,有效减少了混凝土结构开裂和爆裂现象;受火试验梁的截面静刚度随荷载增加而逐渐减小,且初始损伤越大,进入弹塑性阶段发展越快,越早达到结构极限承载力;初始损伤状态对结构截面静刚度的影响大于对结构动刚度的影响,且截面静刚度衰减速率比动刚度衰减速率更快。提出的受火梁静、动刚度及固有频率的简化计算方法可为火损箱梁的结构静、动力性能初评估提供理论依据。     

拓扑优化在某SRV白车身焊点缩减中的应用

以某SRV白车身为例,在运用有限元法进行模态分析和刚度计算的基础上,分别采用Hypermesh中的OptiStruct模块和ANSYS进行旨在缩减焊点数日的拓扑优化.结果表明,OptiStruct模块和ANSYS都能有效地缩减白车身焊点数目,,但对模态频率的影响较小,更适合用于焊点缩减的拓扑优化.     

基于正交设计的汽车前纵梁吸能结构的优化

为了增强某款SUV车的耐撞性,提出了一种带诱导槽的八边形结构、可逐级吸收碰撞能量的前纵梁,并建立了其准静态纵向压溃和台车碰撞两种有限元模型。在台车模型中考虑了台车质心位置和车轮模型的刚度、高速旋转与摩擦特性的影响;采用正交试验设计法对前纵梁的材料、壁厚和焊点位置进行了优化,并将优化结果用于底盘结构。底盘耐撞性试验结果表明,优化后结构具有较好的吸能能力。     

基于GPS的南浦大桥动响应监测及刚度损伤预估

为了建立实测动响应与大跨径桥梁健康状况的紧密联系.建立了基于GPS的南浦大跨桥梁结构健康监测系统,提出了基于实测动挠度的整桥刚度损伤预估方法。首先根据桥梁结构仿真计算结果及GPS系统的监测特点,建立了桥梁动态线形变化的实时监测系统;然后根据监测数据分析了桥梁运营过程中的结构动响应分布规律,最后通过有限元迭代的方法,进行了桥梁整体刚度损伤的预估。分析结果表明,提出的南浦大桥GPS监测系统能有效地对桥梁进行关键受力部位的实时在线监测,评估方法建立了实测数据与结构健康状况的紧密联系,为实桥局部损伤定位及维护提供了理论基础。     

基于仿真ODS法的某车型后门锁扣动刚度优化设计

文章基于NASTRAN对某SUV车型后门锁扣动刚度进行仿真分析,根据动刚度仿真结果对原有方案提出了两种轻量化构思方案,然后对轻量化方案的动刚度进行验证比较,优选出综合性能更优越的轻量化方案;最后对优选的轻量化方案进行ODS仿真分析,根据ODS分析结果对锁扣安装结构优化设计,既提升了动刚度性能又实现减重降本的目标。研究结果表明:与初始方案比,优化后的锁扣安装结构能实现单侧减重0.65kg,轻量化比例高达33.2%,轻量化降本效果显著。优化方案后门锁扣X/Y/Z向动刚度均有不同程度增加,动刚度水平提升至与初始方案基本相当。     

车身声腔及结构仿真分析

对车室声腔模态和车身结构动刚度进行分析可以避开车身壁板与车内空腔声学共振的可能性。本文主要对车内声腔建模方法进行研究,同时通过白车身动刚度和模态分析发现白车身后隔板区域与声腔在某振动频率会发生共振,为改进车身刚度指明方向。