概念车身梁截面厚度优化设计

为了实现在概念设计阶段优化设计车身复杂梁截面厚度,建立了梁截面几何属性和PSO优化算法,并基于UG/OPEN平台开发了梁截面设计和梁截面厚度优化模块,实现了多约束条件下车身梁截面厚度的优化设计。针对某一具体车型进行了概念车身梁截面厚度优化设计,使优化目标车身质量实现了轻量化,同时改善了模型弯曲刚度和扭转刚度。     

节能车车架选型和轻量化设计

在ANSYS9．0中以梁单元理念建立车架的有限元模型。在材料、梁截面一致的情况下,计算上浮式、下沉式两种车架结构的强度和刚度,确定出更优化的车架结构;在较优的车架结构基础上,换用多种截面类型的梁进行有限元分析,计算出满足强度和刚度时梁的最小截面积,实现车架的轻量化,从而达到节能目的。     

帽形截面薄壁焊接结构轴向耐撞性的优化设计方法研究

以帽形截面薄壁梁为例,研究了焊点布局对薄壁梁结构轴向耐撞性的影响。建立了精度较高的用于分析薄壁梁结构轴向耐撞性的有限元模型,提出了考虑焊点影响的帽形截面薄壁梁在轴向冲击载荷作用下的平均碰撞力的解析解,并以薄壁梁结构的轴向平均碰撞力和弯曲刚度为约束条件,对一帽形截面薄壁梁进行了轻量化设计,大幅提高了优化设计的效率。讨论了一些重要参数(如截面形状、材料性能、载荷形式等)对薄壁梁结构轴向耐撞性能的影响。     

Research and Implementation of Beam Section Optimization for Vehicle Body Lightweighting

为在车身概念设计阶段优化薄壁梁的截面,提出了截面几何属性算法和截面形状比例向量控制法;在自主开发的车身概念设计系统VCD_ICAE中,开发了截面辅助设计模块和截面优化模块;在此基础上,运用PSO优化算法,进行了多约束条件下车身梁截面厚度和形状的优化;实现了车身的轻量化.     

基于有限元分析的节能车车架轻量化设计

为减轻节能车车架质量,获得良好的燃油经济性,在ANSYS9.0软件环境中,以梁单元为基础建立了车架的有限元模型,通过计算比较,发现在同等强度和刚度水平下,采用截面为圆形的梁可以使车架质量比采用矩形梁时更低,在此基础上进一步缩减截面尺寸,实现了车架结构的轻量化目标.模态分析结果表明,车架的动态特性较好,怠速状态下不会与发动机产生共振.     

轻型客车车身仿真对比分析及轻量化

通过对某轻型客车矩形截面梁骨架式白车身和薄板冲压件骨架式白车身两种结构进行有限元对比分析,掌握了两种白车身的结构性能;并对其中的薄板冲压件骨架式白车身进行有限元优化,在保证车身性能的情况下,轻量化程度达到12.7%。     

基于ANSYS的梁结构有限元分析

在桥梁结构中,固支梁结构是最常用的结构.利用大型有限元分析软件ANSYS10.0对固支梁受集中载荷工况时进行有限元分析,通过分析比较在横截面积相同的情况下,不同宽高比矩形截面与工字形截面梁的变形及应力变化情况,通过比较得出在截面积相同的情况下,宽高比决定了梁的刚度和强度,同时得出工字形截面梁比矩形截面梁的强度和刚度更好.此研究为优化桥梁设计,节省工程材料提供方法和参考.     

一种汽车防撞梁轻量化结构的仿真分析与试验研究

为兼顾汽车结构轻量化和碰撞安全性的要求,本文中提出了一种铝合金波纹板加强结构设计方案用来加强盒形汽车防撞梁。通过建模与仿真研究了波纹板的不同结构特征和参数对防撞梁加强作用的影响,并进行了集中载荷和均布载荷条件下的试验验证。仿真和试验的结果均表明,铝合金波纹板加强结构是汽车防撞梁轻量化设计的有效方法,具有重大的工程应用价值。     

全铝车身前纵梁耐撞性与轻量化优化方法

为了提升前纵梁的碰撞性能及轻量化水平,建立了全铝车身前部结构的正面碰撞有限元模型,对前纵梁的耐撞性与轻量化优化方法进行了研究。以前纵梁的3种不同截面形式为对象,对比分析了截面形状的变化对碰撞性能的影响。在此基础上,以碰撞性能及质量为优化目标,分别对3种不同截面形式的前纵梁进行多目标优化。进一步在目标空间中,将3种不同截面形式前纵梁的Pareto解集按其目标函数向量进行相互比较,最终得到了考虑截面形式影响因素的Pareto解集。此优化方法为前纵梁的耐撞性与轻量化优化提供了新的解决方案。     

基于轴向耐撞效能薄壁管材料轻量化设计

为使汽车节能减排,材料轻量化是其基本方法之一.车身前纵梁截面形状通常是矩形和六边形薄壁管,文章基于BCE单元研究了基于等轴向耐撞效能的矩形和六边形截面薄壁管材料替代轻量化设计分析方法,给出了用高强度钢替代低碳钢的结构轻量化设计实例,并对其碰撞特性进行了有限元计算模拟,验证了理论分析结果.指出以BCE单元模型为基础的材料替代轻量化设计方法对矩形和六边形截面薄壁管是行之有效的.     

运梁车过桥对成桥阶段混凝土箱梁的结构影响

在黄冈大桥全桥合龙后,为加快南跨引桥预制T梁的施工进度,采取通过北侧梁板运输车过桥运梁支援南侧的T梁施工,以提高施工进度。通过有限元结构分析软件建立实体模型,对梁板运输车过桥不同的工况下关键截面的应力和变形进行分析,结果表明在最不利荷载作用下的关键截面产生的应力和变形满足结构的允许值,符合设计要求,验证了该方案的可行性。     

体外预应力混凝土梁挠度试验研究

该文介绍了一项体外预应力混凝土梁挠度的试验研究.通过8根T型截面简支梁静力加载试验,其中6根施加体外预应力和2根不加预应力.主要分析预应力筋、不同转向结构个数、张拉方式和力筋形式对T型截面简支梁挠度的影响.记录各梁受力过程、破坏形态和挠度变形的全部过程.试验结果表明体外预应力筋能提高梁的承载能力,有效阻止裂缝的开展,控制梁的变形,体外预应力能有效地减少梁的挠度,并且不同的转向结构个数、张拉方式和力筋形式都对梁挠度变形有影响.     

基于轻量化的超高强钢辊压前防撞梁碰撞性能实验研究

参考C-NCAP2012版管理规则,建立了前防撞梁正碰性能评价实验模型。对采用不同强度、不同厚度规格的辊压超高强钢前防撞梁,完成了正碰对比实验,研究了材料强度、厚度对前防撞梁零件碰撞性能的影响。实验结果表明,对同一强度材料,随着厚度的增加,加速度峰值及变形量减小;对于同一厚度,随着强度的增大,加速度峰值及变形量也减小。同时,实验证明对于同一截面的前防撞梁零件,通过采用强度更高的材料,可以在实现轻量化的效果下,获得接近或者相当的碰撞性能,为前防撞梁零件设计与新车型零件选材提供了参考。     

扭转梁悬架碳纤维复合材料横梁结构优化

鉴于碳纤维增强复合材料(CFRP)轻质高强的特点,本文中将某乘用车扭转梁悬架原钢质横梁用碳纤维复合材料替代,并进行结构优化设计。首先,通过碳纤维增强复合材料层合板力学性能试验获得材料力学参数,建立悬架扭转梁有限元模型,并对扭转梁中的碳纤维复合材料横梁截面进行改进设计。在此基础上,综合考虑横梁质量、刚度和工艺约束,对CFRP横梁进行铺层厚度、角度和铺层顺序的多层次优化。优化后,在满足各项性能指标的情况下,碳纤维增强复合材料横梁比原钢质横梁轻量79.34%,取得显著的轻量化效果。     

低成本后保险杠缓冲梁轻量化研究

为了减轻保险杠缓冲梁质量及生产成本,开发满足GB17354和RCAR法规的低成本GMT保险杠缓冲梁轻量化方案,并通过对轻量化工艺技术可行性进行讨论,提出了低成本保险杠缓冲梁轻量化发展方向。     

车身结构件轴向压溃性能的截面优化

针对车身被动安全设计中前纵梁耐撞性能开发,建立了描述轴向压溃性能的关键截面参数以及优化模型,研究了截面几何参数与前纵梁最大碰撞力和吸能量之间的关系,并将轻量化作为设计目标。为了提高优化结果的鲁棒性,在自主开发的优化求解器中集成了罚函数法并结合遗传算法,通过对LS-DYNA求解器的调用,实现了针对梁截面几何特征的参数化设计及优化,提高了耐撞性能。     

截面收缩徐变非一致性分布与T梁桥腹板竖向开裂的时变相关性

在钢筋混凝土或预应力混凝土T梁桥的腹板竖向裂缝中,有一些并非在施工时出现,而是在长达1-2 a后才逐渐出现。为解释这些T梁桥腹板竖向裂缝形成过程中具有时间依赖性的现象,研究了截面收缩、徐变不一致分布与T梁竖向开裂的相关性。根据T梁截面的特点,考虑结构截面不同部位实际的配筋与理论厚度对收缩、徐变的不同影响。根据轴力等效转换及截面钢筋和混凝土变形协调的原则,推导了钢筋对收缩、徐变应变影响的理论系数,采用截面分层的方法考虑截面理论厚度沿梁高的变化,最后依据截面应变的平截面假定,推导了T梁截面收缩、徐变非一致分布效应导致的截面收缩、徐变自应力及其随时间变化的分层计算方法。实桥参数计算结果表明,T梁梁体纤薄,其顶板、腹板和马蹄的配筋和理论厚度存在较大差异,收缩、徐变在截面上容易形成不同步或差异较大的不一致分布情况。T梁截面收缩、徐变非一致分布是导致腹板竖向裂缝具有时间依赖性的重要因素,利用本文方法得到的竖向裂缝在时间轴上的形成过程与实际桥梁的裂缝出现的时间和位置情况基本吻合,验证了本文方法的有效性,为结构设计中考虑此因素提供了理论工具。     

基于热冲压成型技术的汽车前防撞梁设计

为了达到车身轻量化的目的,文章以某款轿车基于热冲压成型技术的前防撞梁为例,模拟分析了该车型的前防撞梁在低速碰撞时的工况,通过计算和对比不同料厚下,前防撞梁对碰撞时所产生能量的吸收,为汽车的前防撞梁的设计提供依据.通过分析表明,在汽车设计时使用料厚为2.0 mm的热冲压防撞梁,不仅碰撞时所产生的能量吸收最大,而且是实现汽车轻量化的有效途径.该研究为前防撞设计开发提供了一定的理论依据,其研究结果对前防撞梁设计及结构优化均具有重要的实际意义.     

折线先张全预应力混凝土梁徐变曲率试验研究

为了有效地预测折线先张的全预应力混凝土梁徐变挠度,对该类梁的徐变曲率进行了试验研究.通过对2根7.5 m长的折线先张全预应力简支梁进行长期加载,定时观测了2根梁的跨中徐变挠度和不同高度截面的徐变应变,绘制了试验梁的徐变系数和徐变挠度系数时程曲线,并将2个系数进行了对比分析.根据试验粱不同时段跨中截面不同高度的徐变应变实测值,绘制了试验梁不同时段跨中截面弯曲应变徐变图,验证了试验梁长期荷载作用下平截面假定的适用性,并指出徐变作用引起梁跨中截面中和轴的移动情况.基于平截面假定,以根据试验值建立的徐变应变几何模型为研究对象,以曲率参数为纽带,从理论角度推证了徐变挠度系数与徐变系数间的数值关系,与试验结果进行了对比,并提出了在徐变系数已知的情况下徐变挠度系数的计算公式.     

轨道交通新型连续U梁设计研究

针对常规大跨轨道交通连续结构与简支U梁连接段的不匹配问题,提出了一种集连续箱梁桥与U型梁于一体的新型连续U梁结构。该结构具有较大的跨越能力,且实现了与常规U梁的平顺连接,提升了轨道交通高架线路的景观效果。通过建立ANSYS三维实体有限元模型,对新型连续U梁截面的正应力与剪应力分布规律进行分析和讨论,并采用Midas梁单元模型对某新型连续U梁的纵向预应力钢束布置进行了研究。研究表明:新型连续U梁截面正应力分布满足平截面假定,可采用梁理论对其力学行为进行分析,且该类型梁具有较好的力学特性和景观效果,可广泛应用于轨道交通高架线路中。