船舶-桥墩防撞系统碰撞过程精细化分析

基于动力学基本原理,分别从非线性、接触以及本构关系三个角度选择合适的计算理论建立船舶-桥墩防撞物之间碰撞动态耦合模型,进行大型桥墩防船撞精细化分析。以某斜拉桥柔性防撞钢套箱为实际工程案例,采用ANSYS/LS-DYNA计算模块,数值仿真3 000t及10 000 t轮船撞击钢套箱的动态全过程。对该模型动力响应计算结果进行分析,验证结构防撞效果,并从能量守恒角度检验该计算方法的数值稳定性。分析结果为今后此类结构设计或建立相关规程提供理论参考。     

一种考虑迟滞的动力电池模型及其参数识别

建立精确的电池模型是实现电池管理策略仿真及验证的前提,是实现对动力电池进行全面、高效、精细化的管理的关键。然而在动力电池充放电过程中出现的电压迟滞现象,严重影响了动力电池的建模精度。文章建立了一种考虑锂离子电池充放电电压迟滞的电池模型,并对其进行了参数识别,可供从事相关锂离子电池状态分析的研究人员作为参考。     

奇偶空间法用于电动车锂离子电池传感器故障诊断

在电池1阶等效电路模型的基础上耦合电池产热与传热方程,建立了可反映电池动态响应及热特性的电热模型,在此基础上应用奇偶空间法对电池输出传感器进行故障检测,并提出了一种基于系统矩阵运算的故障隔离方法。以随机电流激励为输入信号,对电池输出传感器故障进行实例分析,结果表明,奇偶空间法所设计的残差生成器可准确检测电池输出传感器故障,其针对故障信号的响应远大于源于建模精确度导致的振荡;经改良后的残差生成器在检测输出传感器故障的基础上,可实现对故障源的准确隔离。     

考虑行波效应的盾构隧道多点振动台试验

为了研究长盾构隧道在考虑行波效应的地震动作用下的纵向响应规律,以上海沿江通道盾构隧道为原型,利用多功能振动台台阵系统,设计并完成了盾构隧道的多点振动台模型试验。鉴于长大盾构隧道工程规模和多点振动台试验系统的能力,试验几何相似比确定为1∶60;基于Buckingham-π定理以及量纲分析方法,确定了试验所需的土与结构的动力相似关系;为了模拟沿隧道纵向的行波输入,设计并制作了节段式模型箱,箱体总长22m,分为4个主动箱以及3个从动箱,箱体之间通过弹簧铰相连;以砂子和锯末按照一定质量比拌合来优化配置模型土,并通过室内三轴试验进行测试验证;考虑土-结构相对刚度相似比为控制指标,选取PE材料作为模型材料;根据刚度等效原理,设计并制作了盾构隧道的多尺度结构模型。试验以上海人工波为地震动输入,通过一系列工况的多点振动台试验模拟,得到了行波效应下盾构隧道模型结构的地震响应规律。试验测试数据包括行波效应下模型土和模型结构的加速度响应、隧道管环环缝的伸缩量响应等。对比分析了一致输入和行波输入下隧道结构的动力响应。试验结果表明:相比一致激励输入,行波效应会明显放大模型结构的加速度响应和环缝变形响应,从而对隧道抗震产生不利影响;地震动非一致激励应该在盾构隧道的纵向抗震设计中得到足够重视。     

基于损伤的钢筋混凝土箱型墩双向恢复力模型

为得到水平双向荷载耦合作用引起的累积损伤对钢筋混凝土箱型墩滞回特性、强度和刚度退化的影响规律,对其双向恢复力特性进行研究。首先,介绍了以长细比、轴压比、体积配箍率和加载角度为参数的钢筋混凝土箱型墩双向拟静力试验、有限元参数分析以及考虑水平双向荷载耦合作用的损伤因子计算公式。其次,将试件的骨架曲线简化为带下降段的三线型折线,建立钢筋混凝土箱型墩骨架曲线特征点及其刚度的计算方法。最后,根据实测滞回曲线的特点,分析损伤因子与钢筋混凝土箱型墩柱强度和刚度退化之间的关系,提出水平双向荷载作用下从峰值位移卸载的荷载陡降段的计算公式,同时给出双向滞回规则,建立钢筋混凝土箱型墩柱基于损伤的双向恢复力模型。研究结果表明:依据建议的钢筋混凝土箱型墩恢复力模型计算得到的骨架曲线、滞回曲线与拟静力试验结果吻合较好,最大误差不超过10%,且可以较好地体现出双向荷载作用引起的箱型墩损伤加剧效应以及滞回特征,可以为钢筋混凝土箱型墩结构的多维弹塑性抗震性能分析提供理论参考。     

承台钢套箱围堰施工过程有限元分析

为了确保钢套箱围堰水下施工的安全性,以某大桥6~10号主墩承台钢套箱围堰工程为例,采用ANSYS 10.0有限元分析软件建立钢套箱整体和局部有限元模型,考虑施工过程5种工况对钢套箱底板、侧壁、封底混凝土等结构的影响,进行内力和变形分析。计算结果表明,钢套箱局部区域出现应力集中现象,发生变形后应力将出现重分布,不影响整体强度;钢套箱各构件在施工过程中强度、刚度均能满足设计要求,可为同类钢套箱围堰的安全施工力学特性分析提供参考。     

基于模拟退火算法的锂电池模型参数辨识

为建立准确的电池模型,以精确估算电池荷电状态,本文中通过试验获取锂电池在不同充放电电流和SOC下的充放电特性,进而对不同充放电电流和SOC下的电池R及C参数进行辨识。针对该参数辨识过程中参数初始值未知、数据处理量大、易陷入局部最优点的特点,采用无需初始参数、收敛速度快、能获得全局最优解的模拟退火算法对电池R及C参数进行辨识。仿真和试验结果表明,采用以上方法建立的电池模型具有较高精度。     

高频振动筛受迫振动有限元分析

通过高频脱水筛几何模型及力学模型的建立,得出了任意时刻筛箱整体结构的响应,找出了其易产生共振的频段,为振动筛的结构设计提供依据。     

车身结构耐撞性设计参数的全局灵敏度分析

为准确评估汽车碰撞等非线性问题中设计参数的敏感度,提出了基于响应面和Sobol法的全局灵敏度分析策略.以某款轿车车顶压溃为例,以车身上部零件为研究对象,应用多项式响应面建立设计变量与车顶强度的近似模型并开展灵敏度分析,甄别对车顶强度影响较大的关键变量.     

优化路网覆盖效率的高速公路救援点选址模型

针对高速公路救援点选址问题,以优化救援点对路网全局的覆盖效率为目的,建立了救援点选址模型。采用有向图描述救援点对各路段的双向全程覆盖及救援车绕行问题,通过分析救援点布局与路网拓扑结构对各路段的救援响应时长的影响,构建了考虑救援车绕行时间的基于路段的救援响应时间计算公式,然后以优化救援点对路网全局的覆盖效率为目的,分别建立了常驻救援点和备勤救援点两类选址模型。实验结果表明:与传统选址模型相比,提出的选址模型能更准确地衡量各路段的救援响应时间,给出路网全局覆盖效率更优的选址方案。     

不同温度下锂电池剩余电量估算的仿真研究

为提高动力锂电池在使用过程中剩余电量的估算精度,以满足电池管理系统对电池监控的要求,提出一种适用于不同温度的动力锂电池SOC估计方法。首先通过分析对比从控制算法模型中选择了2阶等效电路模型,并依据多温度点实验结果进行电池参数拟合,建立基于温度的电池参数模型。接着根据改进的扩展卡尔曼滤波算法,建立SOC估算模型。最后按照DST和FUDS循环进行快速控制原型仿真,验证该算法对不同温度的鲁棒性。结果表明,所制定的SOC估计算法,既能抑制电流噪声的干扰,又能在初始SOC值有较大误差的情况下,使估算值迅速收敛于真实值,在整个估算过程中误差保持在0.04以内。     

兰州深安黄河大桥主墩基础钢套箱的结构分析

兰州深安黄河大桥主墩基础施工采用双壁钢套箱围护结构。利用ANSYS结构分析软件建立钢套箱结构的三维仿真模型,考虑了主墩基础施工过程中的各个施工工况,并验算了钢套箱结构在各个工况下的强度、刚度和稳定性。根据分析结果,为满足施工要求对钢套箱结构进行了优化,并为实际施工提出了有价值的意见与建议。     

基于模型修正的实体车-桥耦合分析系统建立及验证

为将梁格法车-桥耦合分析系统提升至同时考虑结构整体响应及局部应力分析的精细化实体车-桥耦合分析系统,首先,基于最小势能原理推导八节点六面体实体有限单元列式,采用等参插值确定单元的协调位移,引入Wilson非协调位移模式,消除一阶单元在弯曲变形分析中的剪切自锁,提高单元的分析精度和计算效率;采用静/动力分析算例对所构造非协调八节点六面体单元（ICH8）的准确性进行验证;其次,基于车轮与桥面接触实体单元间的位移协调和力的平衡关系,采用非线性分离迭代法建立实体车-桥耦合分析系统,编制自主研发的精细化分析模块;再次,融合Monte-Carlo灵敏度分析与遗传算法构建桥梁实体有限元模型修正方法,并借助现场静载测试结果对目标桥梁实体有限元模型进行修正;最后,联合修正的桥梁实体有限元模型与跑车工况测试结果验证所建立实体车-桥耦合分析系统的准确性。结果表明：由所建立的实体车-桥耦合分析系统得到的桥梁动力响应与实测响应吻合良好,从而验证了该分析系统的可靠性。借助所建立的实体车-桥耦合分析系统,不仅可实现时域内桥梁结构的整体内力分析,同时还可实现桥梁结构的局部应力分析,包括局部构件的应力分布和应力集中等,对当前车-桥耦合振动领域分析工具具有一定的改进和提升。     

基于精细化BIM模型的公路高边坡稳定分析

为提高公路高边坡稳定性数值分析精度,借助BIM技术,建立能够反映边坡地形地质空间真实形态的三维精细化BIM模型,通过对精细化BIM模型进行地质分层面的空间坐标提取优化,无损导入有限元分析软件,实现基于强度折减法的三维高精度模型的有限元分析.将二维和三维结果的安全系数、最大剪应变和破坏区域进行对比分析,得出三维边坡稳定分...     

倾斜摄影航线规划在桥梁建模中的应用研究

介绍了针对在建桥梁进行快速建模的精细化航线规划的基本原理和方法，选用无人机首先采用环形航线或五向飞行航线建立桥梁的粗略倾斜摄影三维模型后，在粗模上标记特征点，依据特征点规划精细化航线，最后建立精细倾斜摄影三维模型。通过在实际工程中的应用发现，相比环形航线和五向飞行航线，无人机精细化航线能有效提高航线效率，减少飞行时间，且能实现多高度、多角度观测，有效减少视觉盲区，模型完整度和纹理细节都更优，重建模型的精细化程度更高。     

锂离子电池热失控仿真研究

本文以60Ah的NCM811软包锂离子电池为研究对象,采用数值模拟的方法研究了加热条件下锂离子电池的热失控行为.基于锂离子电池热失控的副反应机理以及热传导理论,建立单体电池绝热热失控模型,模型误差小于2％.设计相关试验测试单体电池热失控过程中的产气特性,以单体电池绝热热失控模型为基础,建立外部加热条件下的热失控模型,模...     

磷酸铁锂动力电池常规循环过程中安全特性

动力电池的安全性一直是电动汽车行业关注的焦点。本文对某款磷酸铁锂动力电池,进行了针刺、挤压、热箱等安全滥用测试,以研究该款电池在不同循环时期的安全性变化规律。分析了该电池在经历100~500次循环周期测试后的热稳定性参数和电池循环寿命的关系。结果表明:以自生热放热起始点为参照,循环前的电池并不具有最高的热活性;随着循环次数的增加,该款电池的热活性先增强后减弱。这一现象可归结为:电池循环过程中,电池内部活性物质逐渐活化,逐渐发挥到最佳性能,之后活性又逐渐降低。     

基于组合近似模型的城市客车车架轻量化研究

近似模型在城市客车车架轻量化设计分析中有重要应用,不同的近似模型在不同状态变量预测中精度不同。文中以国内某城市客车底盘车架的有限元模型为研究对象,以车架质量和应力为响应值,分别建立响应面、径向基神经网络、克里格和正交多项式4种设计变量与响应的近似模型,通过对比分析4种近似模型响应的误差散点图、确定性系数及均方根误差,按照一定的权系数线性叠加建立组合近似模型并用于城市客车车架轻量化设计。结果表明,将组合近似模型用于车架轻量化设计可实现车架轻量化目标,并能提高车架的强度。     

钢桁架连续梁桥托架角钢病害成因分析及处理

宜都枝城长江大桥为公铁两用钢桁架连续梁桥,服役多年后,两主桁外侧公路托架角钢出现开裂病害.为探究病害发生成因,并选取合适的处理措施,建立多层次精细化有限元模型,分析加固前、后多工况下角钢开裂部位的力学响应与托架易损点的疲劳特性.结果表明:托架竖直角钢与上弦角钢翼缘分离,局部区域发生明显的应力集中,最大等效应力为139....     

电动汽车双电机驱动减速箱静扭试验台设计开发

近年来国内电动汽车产业高速发展,我国电动汽车的渗透率在2022年已超过27%。各家汽车相关企业针对新技术产品有很多的开发、创新和应用,针对产品开发的试验技术也随之有了很多创新和发展。文章提出的双电机驱动减速箱静扭试验台是针对电动汽车双电机驱动减速箱研发阶段重要的性能验证解决方案。基于电动汽车双电机驱动减速箱参数结合静扭试验原理,提出静扭试验台总体设计方案,在总计设计方案下针对加载单元、数采系统、控制单元等进行详细设计。文章提出的静扭试验方法对电动汽车双电机驱动下的减速箱性能评估具有重要意义,也为同类静扭台架解决方案提供了一种方法参考。