汽车副仪表板多学科优化的CAE应用

基于汽车内饰件设计中的性能要求,需要对副仪表板同时进行模态和头碰CAE分析。一般情况下,一阶模态为Y方向横摆,提高模态需要加强副仪表板连接地板的支架;头碰反加速度往往偏高,需要减弱副仪表板连接地板支架。振动和碰撞安全的优化区域重合,优化方向相反。使用多学科CAE优化的方法,可以实现两个性能协同优化,同时满足性能目标。     

汽车仪表板横梁设计及模态分析

文章介绍了在汽车仪表板横梁设计开发过程中,材料选择、横梁主副管梁及其他安装支架等结构设计的重要参数。针对车辆在路试时常出现的异响问题,在设计过程中考虑仪表板横梁的模态,避让发动机怠速工况的固有频率与仪表板横梁模态频率相近产生共振异响,通过计算机辅助工程（CAE）软件分析某汽车仪表板横梁总成模态,并结合公司内部相关标准,得出设计的横梁满足设计要求,避免后续因异响问题产生横梁的修模费用,旨在为后续同类结构设计提供参考。     

汽车蓄电池支架设计

汽车蓄电池支架的设计既要考虑其强度及冲压工艺性,又要节省发动机舱空间.其总成多采用“Z字型”和“几字型”结构,以及“整体焊接”与“整体安装”的安装形式.针对设计中出现的问题,提出增大倒角部分半径和沉台拔模角度以及降低沉台深度（≤7 mm）的解决措施.利用CAE有限元分析对加装电动真空泵支架的蓄电池支架进行模态和刚度特性分析,经模型优化使电动真空泵支架局部模态频率由30.47 Hz增加到39.2 Hz,大于参考值（35 Hz）,满足了模态要求.对其他零件的设计具有一定的借鉴意义.     

某车型驻车拉索支架模态及强度仿真分析与优化

汽车驻车拉索支架设计的合理性直接影响着零部件的正常功能使用,而其支架的模态及强度性能是否满足要求又起到了关键性作用。文章通过数值模拟分析方法,对驻车拉索支架进行模态及强度仿真分析,结合应力最大的薄弱区域进行了结构优化设计。对优化方案重新进行仿真分析,分析结果满足零件设计性能要求,有效地指导了工程方案的改进设计,为相关车型支架设计及仿真分析提供了宝贵经验。     

无支架施工系杆拱桥临时锚固设计与受力特性分析

采用无支架方式施工系杆拱桥时,施工期间的水平推力依靠施加于拱脚间的临时拉索进行平衡,随着施工过程的进行,水平推力不断发生变化,相应需要不停地调整临时索的索力。依托泰东河大桥作为背景工程,详细介绍了无支架施工临时索设计方法,并建立空间实体分析模型,研究了锚固区的受力特性,结果表明：临时索的施加对锚固横梁受力影响显著,横梁呈现明显的横向弯曲效应,为此提出钢束横向不均匀张拉的施工优化措施；锚固块主拉应力较大值主要出现在临时索锚下区及与系梁交界位置,应布置加强钢筋防止施工过程中开裂,锚固块整体主拉应力较小,满足受力要求。     

某车型蓄电池支架强度分析及结构优化

针对汽车蓄电池支架容易开裂失效等问题,文章对某车型的蓄电池支架总成进行强度分析和模态分析,保证其达到目标要求,避免出现开裂问题。同时在保证性能满足目标要求的前提下,对蓄电池支架总成进行优化,达到了减轻重量、降低成本的目的,为蓄电池支架总成的设计积累了经验。     

斜拉桥空间异形索塔上横梁施工支架受力分析

以某双塔双索面预应力砼梁斜拉桥为工程背景,应用有限元分析软件ANSYS对上横梁支架进行精细化建模,研究门形索塔上横梁施工过程中上横梁支架的力学特性,分析空载和满载工况下支架主横梁、牛腿、纵向分配梁、扶墙杆、三角托架等主要构件的受力状态,验证其在最不利荷载组合工况下的安全性能。计算结果表明,上横梁支架主要构件的强度和变形均满足设计及规范要求。     

公安长江大桥主塔上横梁施工技术

公安长江大桥主塔为H型塔,主塔塔柱采用爬模施工,上横梁采用支架塔梁异步现浇施工,横梁支架为桁架式结构,桁架两端支承于主塔内侧面预装的钢牛腿上,主塔上横梁体积大。由于支架位于高空,支架安装、预压难度大、风险高,采用地面自平衡加载模拟预压,然后塔吊单片整体吊装桁架安装,变高空作业为地面作业,既能实测支架承载后变形量,又能检验支架的实际承载能力,安全性好,是一种非常规情况下支架预压和横梁施工较为经济、合理的方案。     

挤压镁合金汽车仪表板横梁骨架的设计与分析

为实现汽车轻量化,对钢制仪表板横梁骨架总成进行了镁合金替代设计。依据制造工艺将镁合金仪表板横梁骨架按挤压件和冲压件分别设计,并确定了镁合金材料及连接工艺;建立镁合金仪表板横梁骨架总成的有限元模型,进行模态对比分析和碰撞侵入量分析;建立仪表板横梁管材的弯曲仿真模型,模拟管坯的弯曲成形。结果表明镁合金替代设计满足仪表板横梁的轻量化、整体模态、碰撞安全以及可制造性的要求。     

基于多参数优化的某后扭力梁设计

首先构建了某后扭力梁有限元模型，并对其进行强度、扭转刚度、模态分析，结果表明，初始结构的后扭力梁U字形截面横梁有一个强度工况不达标，扭转刚度及弯曲模态均不满足目标要求。然后以5个料厚参数为设计变量，以扭转刚度及模态为响应，进行灵敏度分析，发现U字形截面横梁料厚为扭转刚度及弯曲模态的主要影响因素。即识别出U字截面横梁为强度、扭转刚度及模态的薄弱及敏感区域。针对U字形截面横梁采用Morph方法进行参数化建模，构建4个截面形状参数、1个截面位置参数及1个料厚参数，以不达标的强度工况及扭转刚度及模态为约束，以质量最小为目标，应用Optimus采用差分进化优化算法对后扭力梁进行优化，得到了最优设计方案。经验证，其强度、模态及扭转刚度均满足目标要求，最终达到了重量与性能的平衡。     

马岭河大桥主塔下横梁施工支架设计

介绍了马岭河特大桥主塔下横梁施工支架设计方法,采用有限元法对下横梁施工支架各构件进行受力分析和验算。施工实践表明,支架体系安全可靠、设计计算方法正确。     

泉州湾跨海大桥主塔上横梁支架设计

为了缩短施工周期,节省钢材用量,通过方案比选,泉州湾跨海大桥主塔上横梁支架采用了一种牛腿支架法进行施工。通过对支架结构进行分析计算表明,该牛腿支架结构满足设计及规范要求;施工中采用该牛腿支架结构成功完成了上横梁浇筑,验证了其安全可行性。     

浅谈顶盖横梁拼焊工艺优化及其模块化定位的工作方法

本文通过对产销量大的低配车型顶盖合拼的工艺优化,对前横梁、中横梁和后横梁的上件工艺方案及其定位夹具优化,开发新一代中横梁、后横梁的定位夹具,将中横梁、前横梁等零件的定位方法模块化,形成一种整体解决方案,具有较高的应用推广价值。     

大跨度宽幅连续刚构桥挂篮设计与优化

为了满足大跨度宽幅连续刚构桥悬臂浇筑施工要求,进行了菱形挂篮结构设计与优化。由于桥梁宽度较大,所以挂篮下横梁较长,且悬吊重量较大。为控制整体变形和构件应力,挂篮设计时采用密布吊杆,并在走行工况利用外滑梁悬吊后下横梁。基于MIDAS/CIVIL软件对挂篮结构进行有限元分析,结果表明:浇筑工况挂篮主桁架前端节点变形占整体变形比例最大,吊杆变形占比次之;走行工况后下横梁和外滑梁应力和变形均较大。通过对薄弱构件进行截面优化,发现增大吊杆截面积可减小挂篮整体变形,而增大外滑梁和后下横梁截面高度对改善构件变形和应力具有较好效果。吊杆截面积小幅增加时,可采用更大直径的精轧螺纹钢筋,大幅增加时需要换用钢板吊带。     

G3铜陵长江公铁大桥桥塔设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m斜拉-悬索协作体系桥。江北、江南侧桥塔塔高分别为228.5、222.5 m,结构尺寸大,受力复杂,考虑桥塔受力、施工便捷性及主缆与斜拉索面协调布置等,确定采用C60混凝土门形桥塔。桥塔由上、下塔柱和上、下横梁组成,塔柱和下横梁为单箱单室截面,上横梁为开口槽形截面,索塔锚固区采用钢锚梁+混凝土齿块组合的索塔锚固结构,桥塔顶部主索鞍局部承压区采用间接钢筋网片加强并预留索鞍预埋件的布置空间。设计过程采用BIM技术优化局部设计细节,钢锚梁及钢牛腿等钢结构和混凝土结构外表面均采用防腐涂装体系进行耐久性设计。采用MIDAS Civil软件对桥塔整体受力进行分析,并对槽形断面上横梁基于经典理论、规范验算、实体有限元模型论证其结构安全性;基于ANSYS板壳有限元模型,研究不同板厚下钢锚梁锚下加劲板剪应力集中系数,以指导钢锚梁加劲板设计。桥塔塔柱采用支架法和爬模法施工,上、下横梁均采用支架法与塔柱异步施工。     

塑料仪表板横梁的设计与成型优化研究

在"以塑代钢"的轻量化需求的背景下,对金属制仪表板横梁总成进行塑料代替设计。依据塑料的成型工艺要求对仪表板横梁总成进行整体设计,使其实现一体化的目标。为了满足制造工艺需求及各项性能试验需求,文章基于Moldflow软件和分子扩散理论,建立塑料仪表板横梁的有限元模型,确定材料并分析影响其性能的重要指标熔接痕的强度,在零件设计、模具、工艺等各方面对其进行优化设计。最后通过实际注塑生产零件,通过震动耐久试验和气囊爆破试验,验证了塑料仪表板横梁的结构设计和制造工艺的有效性,具有一定的实践指导意义。     

某电动汽车空调压缩机支架模态分析优化

空调压缩机支架模态对整车NVH性能有很大影响。对某电动汽车空调压缩机支架的模态进行预测,通过有限元法分析基础设计状态支架模态,分析结果不满足目标要求。通过对支架结构进行拓扑优化及轻量化设计,实现了支架模态提升,达到开发目标要求。文章研究对产品开发具有指导意义。     

基于试验设计和响应面建模的轿车白车身模态多目标优化

结合了试验设计和响应面建模的方法来研究轿车白车身的模态频率优化途径。通过正交试验设计方法,计算了某轿车白车身模态对车身后部零件板厚的灵敏度,遴选出灵敏度较大的设计变量。在此基础上进行第二轮试验设计计算,进行响应面建模,在精度较高的响应面上进行了同时以扭转频率和重量为目标的优化计算。最终从一组帕累托最优解中选出了符合要求的零件板厚组合。总结出了一套高效的针对板厚设计的白车身模态频率优化方法与流程。     

高家花园大桥索塔上横梁支架设计研究

本文介绍了重庆轨道交通环线高家花园大桥索塔上横梁支架构造设计和施工设计,上横梁支架系统采用梁式支架,主横梁两端支承于塔身,中间设两个支点,通过斜撑支承于塔身,斜撑对塔身的水平分力通过斜撑底部的连系梁进行抵消。     

汽车侧面碰撞侧围结构可靠性优化设计

为研究侧围部件对整车侧面碰撞的影响,选取B柱内板、加强板、车门内板和防撞杆的厚度作为设计变量,结合试验设计、响应面模型、可靠性理论及优化算法,构建侧碰侧围结构可靠性优化数学模型,对侧围结构进行确定性与可靠性优化,并进行对比分析。分析结果表明:两种优化方法都能提高侧碰安全性,但确定性优化使得B柱最大侵入速度十分接近约束边界,相比于确定性优化,可靠性优化使得B柱最大侵入速度有所减小,吸能量有所增加,车门最大侵入速度减小3.1%,且各输出响应均远离约束边界值,B柱与车门最大侵入速度的可靠度提升了26.6%和10.5%,满足设计要求。故可靠性优化更能满足整车侧碰侧围结构耐撞性及可靠性要求。