基于频率响应法的后视镜振动光学稳定性优化

为了解决某项目后视镜光学稳定性试验中出现的失效问题,采用基于频率响应法的CAE方法模拟了光学稳定性试验。建立了频率响应分析流程,通过试验和仿真结果对比可知,采用频率响应分析得出的共振频率与位移响应差异较小,准确再现了失效问题,并提出了相应的改进方案。通过试验验证了分析方法的准确性和改进方案的有效性。     

基于声线法的车载音响系统仿真及关键影响因素分析

车载音响系统是主动发声、主动降噪功能的核心部件。为了对车载音响系统的声学特性进行分析，需要使用仿真手段研究其频率响应和车内声场的传播特性。由于车载音响系统的频率响应特性具有宽频带特性，传统的声场仿真分析方法如有限元法无法覆盖车载音响系统全频段。为了解决该问题，引入建筑声学中常用的声线法，探讨了基于声线法的车载音响系统仿真及车内声场分析的可行性和适用范围。基于声线法建立整车音响系统模型并与实测频率响应对比，对误差原因进行分析。研究结果表明，整车的高频泄露、玻璃的透声和声源指向性是影响车载音响系统仿真结果的主要影响因素。     

基于子结构拓扑优化的大客车耐撞性改进

提出了一种基于子结构拓扑优化的大客车车身骨架耐撞性改进设计方法。首先通过测试和仿真进行某承载式大客车耐撞性评价,分析车身结构变形的症结;提取前端驾驶区骨架为子结构,以其碰撞吸能量相同为等效条件,进行子结构耐撞性分析与改进;接着为控制子结构的局部失稳变形,以吸能盒碰撞力峰值为载荷条件,进行子结构空间区域拓扑优化,完成8组改进方案的对比分析,选取质量最轻的达标方案进行台车实验验证;最后将该方案导入整车结构中进行耐撞性改进验证。结果表明:整车的耐撞性得到有效提高。     

怠速工况下车内结构噪声传递路径分析与控制研究

以控制怠速工况下车内结构噪声为研究目标,采用子结构模态综合法和边界元法建立基于试验仿真数据的传递路径分析模型,分析怠速工况下驾驶员右耳位置20~100Hz频率范围内各路径的激励力及声学灵敏度,计算各路径结构噪声贡献情况。通过对发动机右悬置车身侧支架进行结构改进、提高其1阶固有频率,使怠速工况下目标响应点主要峰值频率最大降幅为3.72d B,整体噪声水平下降2.50d B。     

车内低频振动噪声的虚拟传递路径分析

传递路径分析法是诊断汽车振动噪声问题准确有效的方法。试验传递路径分析耗时耗力且需要实制样车,为在整车开发初期诊断汽车振动噪声问题,对整车虚拟传递路径分析法进行了研究。首先建立了包含底盘的整车声固耦合有限元模型,采用频率响应法预测车内声学振动响应,发现驾驶员右耳声压在38 Hz处以及驾驶员座椅导轨振动在59 Hz处存在较大峰值。在有限元模型基础上建立了整车虚拟传递路径分析模型,该模型合成的声学振动结果与频率响应法结果吻合较好,验证了模型的正确性。利用虚拟传递路径法对两处峰值作诊断分析,根据分析结果对贡献量大的路径进行优化。优化结果表明,38 Hz处驾驶员右耳声压降低2 dB,59 Hz处座椅振动改善效果明显。     

基于Timoshenko梁的锚索框格结构内力与变形解析方法

预应力锚索框格梁广泛应用于公路岩土边坡加固。以往求解框格梁内力一般为倒梁法和弹性地基梁法，采用的梁模型多为Euler-Bernoulli梁，基本未考虑剪切变形引起梁的附加挠度以及梁体配筋对内力变形计算的影响。通过理论推导，得到了在Winkler弹性地基上于承受多处分布荷载的Timoshenko梁内布置拉、压双层钢筋时的内力与变形解析解，选取工程实例对Timoshenko梁解析解、Euler-Bernoulli梁解析解以及有限元数值仿真计算的内力与变形值进行对比，3种方法得到的内力与变形分布基本一致。Timoshenko梁解析解与数值仿真结果更为接近，Euler-Bernoulli梁解析解计算的梁体负弯矩及竖向变形值与其他方法存在一定差异。对比结果证明，提出的Timoshenko梁解析解在一定程度上提高了计算精度，计算方法较合理。     

考虑人体坐姿模型的乘坐舒适性自适应控制研究

为了研究振动对乘坐舒适性的影响,根据ISO5982:2001(E)推荐的人体坐姿低频振动模型,建立了1/2路面-车辆-座椅8自由度动力学模型。针对传统滤波-X最小均方(FxLMS)算法收敛速度慢的缺点,提出了一种基于小波包变换的多通道FxLMS算法(WP-MFxLMS),并将其应用于座椅振动主动控制。利用MATLAB/Simulink对传统FxLMS、小波包变换FxLMS(WPFxLMS)和WP-MFxLMS进行了仿真,结果表明,系统与人体产生共振的频率范围主要集中在0~20 Hz,采用振动主动控制可以有效抑制共振峰值,提高乘坐舒适性,步长因子和滤波器阶数对主动控制算法影响的对比结果表明,WPMFxLMS具有较好的收敛性和稳定性。     

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀力演化规律研究

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀演化机制是影响其运营安全的关键科学问题。为探究冻结圈围岩的冻胀力演化规律,开展含水围岩低温冻结作用下三维地质力学缩尺模型试验；采用环境冷气进入洞内降温的方式,模拟隧道洞口段围岩温度场分布特征；利用微型压力传感器对含水围岩在低温冻结过程中的冻胀力进行实时动态监测,以获取不同含水率和冻结圈厚度围岩下的冻胀力时空演化曲线。采用多元回归分析方法,建立围岩冻胀率、冻结圈厚度与含水率等参数的拟合计算式；据此建立平面应变状态下考虑围岩含水率和围岩比重指标的冻结圈围岩冻胀力理论解。采用热应力方法模拟冻胀力演化特征,对冻胀力的理论计算值和模型试验测试值进行对比分析,进一步验证试验方法和理论解的合理性。研究结果表明：围岩温度场呈三阶段变化特征以及类似带柄状“正勺”形状分布规律；含水围岩温度场的下降阶段呈非线性分布特征；围岩温度表现出滞后于环境温度变化的趋势。不同含水率和冻结圈厚度下的冻胀力演化规律曲线形态类似,表现为孕育-发展-稳定变化特征。冻胀力理论解与现场实测数值偏差19.7%,与数值解、试验值偏差均在0~20%之间,所提出的冻胀力理论计算方法可为围岩含水率为0~60%范围和冻结圈厚度为0~8.0 m范围冻胀力取值提供参考。研究结论可为寒区富水隧道冻结圈围岩的冻胀力设计及预测研究提供支持。     

未打穿竖向排水井地基固结分析

为了对现有未打穿竖向排水井地基固结理论进行改进,使其解更趋于合理,对现有未打穿竖向排水井地基固结理论渗透面连续条件的不合理性进行了研究,提出渗透面上的连续条件改进方法,并给出了改进后的固结解.通过算例分析了现有解与所提出的改进解的差异,并采用基于Biot固结理论的轴对称有限元数值分析方法,对一算例进行了分析.结果表明:改进解可以反映渗透面上的径向水力梯度,孔压沿深度方向分布也更为合理,且改进解也更加精确.     

基于子结构的大型桥梁有限元模型修正方法

实际桥梁结构的整体有限元模型修正时自由度和单元数量较多,待修正参数多,有限元模型修正精度和效率低。为了提高有限元模型修正的效率,提出基于子结构的有限元模型修正方法。子结构方法是化整体分析为局部分析的方法,与直接修正大型桥梁有限元模型相比,子结构方法只需要计算每个子结构少量低阶模态,得到整体结构的特征解及特征解灵敏度,形成模型修正的目标方程和灵敏度矩阵,进而缩短模型修正时间。将基于子结构的模型修正方法用于怒江特大桥主桥(上承式钢桁拱桥)有限元模型修正,结果表明:修正后桥梁的前10阶频率与桥梁的模拟实测频率值相吻合,且模型修正时间仅为传统整体方法的56%。     

基于动力吸振理论的车辆ISD悬架设计与性能分析

ISD(inerter-spring-damper)悬架是由惯容器、弹簧和阻尼器构成的一种新型车辆被动悬架。本文中基于动力吸振器在振动控制中的作用,利用惯容器动力学特性,建立了ISD悬架的单轮模型,设计出含有动力吸振器结构的ISD悬架,并对其进行仿真,用多目标遗传算法确定元件参数,分析ISD悬架的主频率特性和各性能指标(车身加速度、悬架动行程和轮胎动载荷)的振动传递特性。仿真结果表明,在0~15Hz低频段,与等刚度的传统被动悬架相比,ISD悬架改善了各性能指标的振动传递幅频特性,降低了各性能指标在共振频率1Hz附近的功率谱密度峰值。     

双模式TBM刀具破岩试验台有限元仿真分析

为获得双模式TBM刀具破岩试验台的振动特性，并以此对试验台的结构进行优化，采用ANSYS Workbench仿真软件，通过对预应力下的模态分析完成对试验台在工作状态下的数值模拟分析，得到试验台前8阶固有频率和振型，以体现其结构特性；然后使用模态叠加法对试验台进行谐响应分析，得到位移-频率响应图和应力-频率响应图。研究结果表明： 试验台的最大响应频率为145.47 Hz，能够验证试验台结构的抗振性能，并为试验台的下一步结构优化提供依据。     

基于频率响应的客车骨架结构优化

为了优化某款全承载式客车车身结构,在Hypermesh中建立了该客车车身有限元模型,进行了模态分析及频率响应分析,得出了整车的振动特性及关键位置处的幅频特性曲线.同时为了降低驾驶室座椅支架处振动峰值,通过频率响应灵敏度分析确定了优化设计变量并进行优化设计.优化后驾驶室座椅支架关键频率处的响应幅值在15.5 Hz处降低了30.7％,提高了乘坐的舒适性,车身质量也减轻了0.026 t.     

FCE发动机系统用焓轮加湿器仿真及试验研究

对一种新型的FCE发动机(燃料电池发动机)用焓轮加湿器进行了研究。设计了焓轮加湿器的数学物理仿真模型,并采用有限差分法得到了仿真模型的数值解。仿真结果与试验结果进行了对比,证明了该仿真模型结果是正确的,并且具有较高的精度。     

淮河公路大桥地震反应分析

以蚌埠市大庆路淮河公路大桥为工程背景,基于反应谱及时程分析理论,采用数值模拟的方法对该桥的抗震性能进行了深入的研究。本文的研究思路为:利用ANSYS建立整桥模型,并对其自振特性进行分析;运用反应谱分析方法及时程分析方法分别对该桥进行地震动力响应分析,提取各关键截面的位移峰值,判断该大桥的危险截面,并结合相关规范对比了以上分析方法的计算结果。     

大功率永磁同步电机温升研究

本文围绕一台200kW纯电动汽车用大功率永磁同步电机,首先建立电机温升数值计算模型并计算了峰值工况温升时间;其次建立电机温升有限元仿真模型,计算得到峰值工况温度场及运行时间;再次研究了不同热负荷下采用数值计算方法和有限元仿真方法计算峰值工况温升时间差异,并对数值计算方法进行了修正;最后搭建电机温升实验台架,得到峰值工况电机实测温升时间。结果表明,修正后的数值计算方法、有限元仿真方法均与实测误差较小,两种方法具有一定的准确性。     

大跨度人行斜拉桥TMD减振分析

为避免人行桥发生共振,以新金牛(岛型)公园C、D地块人行斜拉桥为例,通过数值仿真和脉动试验得到了人行斜拉桥的一阶自振频率。进一步地,选取人行激励荷载,确定舒适度评价标准。最后,数值分析了原桥的振动响应,并根据原桥动力分析结果设计了调谐质量阻尼器(TMD)减振方案。研究结果表明：本桥端跨的一阶竖弯频率为2.73 Hz,跨中频率为1.51 Hz；安装TMD后,端跨和跨中的加速度峰值符合舒适度标准,TMD减振效果最大可达到60%。     

等效辐射声功率分析方法在控制车内低中频噪声中的应用

为解决汽车车内低中频噪声对驾驶员及乘客的乘坐舒适性问题,以某SUV汽车作为研究对象,以等效辐射声功率(ERP)理论为基础,利用有限元数值仿真技术,分析在Trim Body(TB)车身硬点连接处施加三向振动加速度进行模态频率响应分析,根据车身ERP的响应,在车身前围板、前地板、后地板、后轮罩及车身顶盖,合理的布置阻尼贴片。最后,通过对比有无阻尼贴片状态下的驾驶员及后排乘客的辐射声功率及噪声传递函数(NTF),分析结果表明:增加阻尼贴片的辐射声功率在200-400Hz最大能降低4dB(A),同时NTF较优化前在100Hz-300Hz有3-5dB的降低,在300-400Hz有最大将近10dB的降幅,优化效果较为理想,为解决车内噪声中低频声品质问题提供了优化思路及方向。     

正交异性钢桥面铺装加速加载试验足尺数值模型研究

本文以嘉绍大桥正交异性钢桥面铺装工程为依托,针对钢箱梁子结构数值模型的适用性和铺装层结构参数敏感性进行研究。根据变形等效、应力等效、应变等效和细节等效的原则建立钢箱梁标准段数值子模型。通过标准段整体模型和子模型力学对比研究分析,发现子结构模型尺寸和边界条件可以真实有效地反映实体钢箱梁正交异性钢桥面板轮载下实际受力行为,根据所建立的子结构模型建立实体模型是合理适用的。这为足尺模型加速加载试验合理选择试验构件尺寸及加载边界条件带来了有力的理论依据。通过ERS钢桥面铺装结构参数敏感性分析,明确ERS钢桥面铺装结构的受力特性,可为ERS钢桥面铺装技术提供理论基础和设计指导。     

等效成二自由度体系的规则梁式桥概率地震需求分析

以二自由度体系上下子结构的质量比、刚度比,下部子结构的屈服水平系数及自振周期等为计算参数编制程序,分析了这些参数以及场地条件对二自由度体系的位移及延性需求的影响规律,并回归得到了二自由度体系位移系数及延性需求的均值与标准差的计算公式,进而提出了二自由度体系概率地震位移延性需求分析的简化方法.最后,利用该方法对一全联采用板式橡胶支座联结的规则梁式桥进行了概率地震位移及延性需求分析,并与增量动力分析方法的结果进行对比,验证了该方法的有效性.