车身结构耐撞性的概念设计仿真方法研究

指出车身结构耐撞性概念设计的主要目标是：由车辆乘员伤害指标确定出整车碰撞波形（正面碰撞），根据波形将车身结构性能分解参数化设计。探讨比较了使用CAE技术建立车身概念设计模型的各种主要方法工具，包括LMS模型、有限元Beam—element模型和多体Madymo Frame模型。论述了相关的建模特点和建模共同的基础：结构刚度特性和惯性特性，并讨论这些概念设计模型特有的局限性以及需要的进一步工作。     

微型客车车身结构正面碰撞参数化模型的建立

选取某微型客车为研究对象,通过实车正面碰撞试验和计算机仿真分析,建立了用于概念设计阶段的面向微型客车车身结构正面抗撞性设计的参数化模型,阐述了建立模型的建模技术。所建的参数化模型已经通过了有效性验证,而且该模型支持微型客车概念设计阶段的结构正面抗撞性快速方案设计。     

基于正向开发流程的车身轻量化设计

从概念设计阶段开始,通过隐式参数化建模的方法建立一个全参数化白车身模型,采用分步优化设计的方法,在保持对整车性能控制的同时,使轻量化设计贯穿整个过程。在不同阶段分别针对整车模态、弯扭刚度、碰撞性能和质量等指标进行优化。先后经过结构拓扑优化、车身尺寸优化、局部形状优化、零件厚度优化、碰撞性能优化,最终得到车身多个性能均满足要求时的最佳车身尺寸和轻量化方案。     

电动汽车全参数化车身平台化与模块化建模及性能带宽研究

为解决概念设计阶段电动汽车开发周期长等问题,基于隐式参数化方法提出一种电动汽车全参数化车身的平台化与模块化建模策略。首先将车身结构分解为上车体结构与下车体结构,根据设计要求对上下车体各自进行区域划分,定义各区域关键平台化衍生尺寸并进行基线总布置,形成平台化建模策略;然后基于平台化建模对下车体进行功能性模块划分,对上车体进行匹配性模块划分,分别进行参数化建模,形成模块化建模策略;最终建立了某款电动汽车车身的全参数化模型。结果表明,建模策略可实现不同车型的快速衍生,并且根据性能带宽规律,探究了轮距、轴距、车高、前端长度以及后端长度变化对刚度和模态性能的影响,有助于实现基于性能驱动的电动汽车车身与电池包的短周期开发。     

等效双阶梯形波法在正碰性能优化设计中的应用

车辆正面碰撞加速度波形可以简化为等效双阶梯形波,利用这一方法分析波形特征,指导车身结构正碰性能优化设计,具有重要的工程应用价值。本文以某车型车身结构优化设计为例,将碰撞加速度作为设计目标,应用等效双阶梯形波法将波形参数化,通过对比结构性能指标,确定优化方案。     

在概念设计阶段用FEM进行车身设计的研究

采用空间梁单元和空间板壳单元建立了轿车概念设计原简化力学模型，并利用该模型研究了各主要结构断面的截面特性对车身刚度的影响。最后总结了如何在概念设计阶段用有凶分析的方法进行车身设计。     

微型客车白车身碰撞特性的模拟计算

利用逆向工程法对某微型客车白车身碰撞吸能特性进行了建模和模拟计算，详细讲述了几何建模和有限元建模及计算的方法，将计算结果与白车身碰撞试验所得到的数据进行了分析比较。在几何建模以及有限元建模中，对结构是否简化、删除以及有限元单元划分大小等进行了有限元模拟验算。整个碰撞模型的模拟计算结果与所进行的碰撞试验结果基本吻合，证明所采用的建模和计算方法基本正确。这些方法对企业改善产品性能或开发新产品有重要的参考价值。     

基于耐撞性能的白车身简化模型建模研究

以白车身前纵梁为例,基于白车身的耐撞件能对设计初期简化模型的建模进行了研究.引入神经网络技术实现了白车身耐撞性能参数与梁单元特性参数的非线性映射,通过提取和储存梁单元的特性参数,实现了梁单元模型对传统壳单元有限元模型的等效替代和模型优化.研究表明,通过神经网络技术得到的梁单元模型能够准确体现白车身的正碰特性参数,可在概念设计阶段对车身耐撞性进行有效预测.     

基于理论推导的前端结构耐撞性设计

为使车身结构耐撞性开发工作更早地介入到项目开发中来,并获得理想的前端结构压溃模式以及碰撞波形,推导了前端结构断面力以及长度的理论方法。引入三阶等效波形的设计方法,将碰撞波形分为:吸能盒压溃阶段﹑纵梁前端压溃阶段﹑纵梁后端以及前围侵入3个阶段;分别设定每个阶段前期的波形目标,推导结构的断面力;依据能量守恒原理,推导每个阶段结构的长度。仿真验证了该推导方法。结果表明:用本方法推导的断面结构可以实现理想的轴向压溃模式。因而,用该方法可以在概念设计阶段有效地确定车身结构的关键设计参数,尤其适用于完全正向开发车型。     

参数化装配实体模型在柴油机总体概念设计中的应用

结合并行工程产品结构概念设计理论 ,提出了在柴油机总体概念设计中使用参数化装配模型的设计方法和实现手段。基于I-DEAS软件 ,针对部分研究内容进行了二次开发 ,采用基于特征的变结构参数化建模技术生成了柴油机各零部件局部特征库和参数化简化模型库 ,并依据柴油机总体装配树型结构建立参数化装配模型 ,最后对总体装配模型进行运动仿真和静、动态干涉检查。     

概念设计阶段的车身结构分析

在某款轿车的概念设计阶段,建立了概念车身结构的几何模型,采集了若干典型的车身梁截面.根据接头的力学特性,利用弹簧单元和刚性梁单元对接头进行了模拟,计算了车身5种典型接头的刚度.求取了概念模型的弯曲刚度、扭转刚度和模态,并与详细设计结果进行对比.结果表明,概念设计计算结果与详细设计的结果基本相近,说明采用所提出的概念设计方法,能够比较准确地预测车身结构的性能.     

轿车车身模态及扭转刚度灵敏度分析

本文以某轿车白车身为研究对象,建立有限元模型,采用优化软件OptiStmet,以车身结构件的板厚为设计变量,进行车身一阶扭转固有频率、车身扭转刚度对板厚的灵敏度分析,找出对车身动、静态特性影响较大的部件,据此确定车身结构的最优设计方案.该方法能够为车身结构动态、静态特性的改进、车身的轻量化和车身结构的优化设计提供重要依...     

EWL组合近似模型在铝车身轻量化优化中的应用

以铝车身为研究对象,基于详细接头建立了铝车身参数化概念模型,其与车身详细模型的误差控制在15%以内,满足工程开发要求。采用相对灵敏度分析法筛选出铝车身的8个关键断面作为设计变量。提出EWL组合近似模型;运用最优拉丁超立方设计（Optimal Latin Hypercube Design,OLHD）采样法分别建立基础性能的KRI、响应面法（Response Surface Methodology,RSM）、径向基函数（Radial Basis Function,RBF）法、反比例平均化（EI）法、启发式计算（EG）法和EWL组合近似模型,通过对比分析误差评价指标得出EWL组合近似模型具有最优的拟合精度和稳定性。综合运用EWL组合优化模型和组合优化算法,即全局自适应模拟退火算法（Adaptive Simulated Algorithms,ASA）和梯度序列二次规划（Non-linear Programming by Quadratic Lagrangian,NLPQL）法的组合优化策略对参数化概念铝车身模型进行轻量化优化。结果表明,在4项基础性能不降低的情况下实现铝车身质量减轻6.7 kg...     

Theoretical method for predicting the weight reduction rate of a box-type car body for rolling stock by material substitution design

In this paper, a theoretical approach is suggested for predicting the structural performances and weight reduction rate of a car body with a box-type section when its material is substituted with a lightweight material for weight saving. For the material substitution design of a car body for rolling stock, bending, axial, and twisting deformations should be considered at constant stiffness and strength conditions. To compare the weight reduction effects on different material applications, some new indices were derived from a structural performance point of view. The derived indices provide good measures to estimate weight reduction by material substitution design and can be effectively applied to the conceptual design of a car body.     

基于APDL的有限元优化分析在客车车身概念开发中的应用研究

通过对客车车身概念开发阶段有限元优化分析的作用和特点的研究,可以利用参数化分析模型进行早期结构方案优化分析,并针对实例客车概念开发,以提高整车刚度、降低车身骨架自重为目的,进行优化分析的应用研究。优化结果对于客车概念开发阶段的方案确定及后续车身结构详细设计具有重要参考。     

发动机增压匹配的涡轮通流模型研究

建立了用于车用涡轮增压发动机匹配的涡轮通流模型。该模型根据进口条件和几何参数自动计算涡轮特性参数,能够有效地应用于可变截面涡轮与发动机的匹配;模型能够在整个工况范围内得到完整的涡轮特性,对涡轮增压发动机进行全工况匹配及优化,还可以应用于发动机开发阶段的涡轮增压器选型,指导涡轮增压器的开发设计工作。模型基于一维定常流体动力学质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,结合了损失和阻塞预测值,并应用3款不同结构参数的混流涡轮试验数据验证了模型的有效性。     

灵敏度分析方法在车身轻量化中的应用

建立了某轿车车身有限元模型,由有限元分析求得车身固有频率与刚度值,并通过模态试验验证了该模型的合理性.根据车身构件的灵敏度分析结果选择设计变量,在提高车身刚度和动态性能的前提下,以轻量化为目标优化车身构件厚度,使车身总质鼍减轻了9.7%;刚度和固有频率也都有所提高.     

FRP板加固钢梁的设计方法研究

给出了包括概念设计和计算在内的FRP加固钢梁的设计方法。概念设计给出了评价是否采用FRP进行加固的因素,分析了钢结构加固的要点,并提出采用预应力转移恒载的加固方式。FRP加固钢梁设计的主要步骤是:确定材料属性、评估原有构件的性能、确定所需的FRP截面积、计算界面应力、考虑疲劳荷载下的性能及细节设计。在考虑疲劳荷载作用时,粘接层的最大界面应力不能超过静载强度的30%。     

汽车轮胎压力监测系统中的动态天线研究

由于汽车轮胎压力监测系统(TPMS)中的无线温度压力传感器安装在轮毂上,金属的轮毂、车身以及轮毂的转动对无线传感器天线的性能影响很大,使TPMS的性能下降。针对该问题提出将无线传感器天线、轮毂、车身看作一个动态天线,建立动态天线的三维电磁场仿真模型,并将仿真得到的动态天线参数用于无线传感器天线的匹配电路设计。道路试验显示:设计的TPMS系统安装在汽车轮毂上且处于运动状态时,性能良好,说明动态天线的三维电磁场仿真模型可用于TPMS的优化设计。