汽车碰撞安全与轻量化研发中的若干挑战性课题

汽车结构与动力电池的碰撞安全性是开发轻量化、电动化汽车的强制性要求和关键基础性支撑技术。通过3个方面的10个典型课题及研究结果,介绍并综述了汽车碰撞安全性研发的技术挑战。第一,采用夹层式汽车前舱罩盖技术,提升罩盖结构力学特性的横向均匀性以及冲击响应历程的均匀性,满足汽车吸能位移限定下的行人头部碰撞响应控制;采用精细人体有限元模型解析复杂工况下行人下肢损伤机理和影响参数,基于人体组织损伤层面的虚拟评估改进汽车结构的人体碰撞保护设计;面向复杂道路交通事故工况和多样化人体特征,解决强非线性条件下的自适应乘员智能保护系统优化设计难题,通过在时间和空间上对乘员约束载荷的均衡化实现针对工况可调的碰撞保护。第二,揭示材料冲击测试中系统共振导致信号振荡和材料屈服放大振荡的机理,开发抑制信号振荡的轻质动态力传感器;精细表征材料在碰撞载荷和复杂应力状态下的力学行为,针对高强钢、塑料、胶粘和焊点等轻质高强材料及复合连接接头建立大变形失效断裂预报方法及仿真模型。第三,基于动力电池多工况挤压试验,建立电池在外载荷作用下的材料失效、电压陡降与温度上升的响应特征关联性,提出用力学响应特征预测电池内部损伤起始和短路发生的判据,解决电池在机械滥用载荷下的短路预测问题,建立能准确预测电池变形响应的数值模型及碰撞安全评估方法,并应用于电池包和电动车的轻量化与碰撞安全性设计。     

基于Martin-Darvidenkov模型的冻结粉质黏土动力特性研究

冻土作为一种由固体矿物颗粒、冰晶体、未冻水及气体组成的多相结构体系,其动力学性质相较融土更为复杂。为了研究冻土动力特性的演化规律,探究等效线性黏弹性模型对冻土的适用性,以青藏粉质黏土为对象开展了一系列分级循环加载条件下的低温动三轴试验,深入分析冻土动弹性模量和阻尼比随振次、围压及动应变幅值的变化规律。研究结果表明：冻结粉质黏土骨干曲线的初始斜率随围压的增大而减小,体现了围压的强化作用;分别采用H-D模型和M-D模型对冻土的骨干曲线进行描述,结果显示相比H-D模型,采用M-D模型可以较好地模拟冻结粉质黏土骨干曲线在高动应变幅值下的软化现象;冻结粉质黏土的动弹性模量随动应力幅值的增大非线性减小,且基于M-D模型的动弹性模量预测模型可较好地描述冻结粉质黏土动弹性模量随动应变幅值的非线性变化规律;在每级循环荷载作用下,动弹性模量随振次的增大有小幅波动;滞回曲线面积随动应变幅值的增大呈非线性增大的趋势,阻尼比随动应变幅值的增大呈现出先减小后增大的趋势。此外,在每级动荷载作用下,当加载级数较小时,阻尼比随振次的增大逐渐减小,随着加载级数的增大,阻尼比随振次增大而减小的趋势逐渐减弱;当加载级数较大时,阻尼比随振次的增大呈现出逐渐增大的趋势。     

高速公路水淹路段病害原因及处治方法探讨

文章针对兰海高速公路K2120＋150～K2120＋500段路面水淹病害情况,分析了病害产生的原因,阐述了具体的病害处治方法,并探讨了病害治理过程中的交通管制和工程实施难点及解决措施。     

热拌沥青混合料降温规律试验研究

文章通过室内试验,对不同摊铺厚度及环境温度下的不同基质沥青、级配类型的热拌沥青混合料的降温情况进行研究,得出了热拌沥青混合料的降温规律,为热拌沥青混合料的室内试验及生产施工控制提供参考依据。     

不同尺寸对FCBGA元器件焊点可靠性有限元分析

采用有限元法对FCBGA器件焊点尺寸和焊点间距进行了优化模拟。研究发现,元器件整体的最大应力集中在阵列最拐角焊点的上表面上,该部位可能成为焊点裂纹的发源地。对焊点最大应力节点进行时间历程处理,发现应力松弛现象严重,且应力值随着温度循环加载具有累积迭加的趋势。焊点优化结果显示,焊点高度对应的应力值曲线具有明显的单调递减特性。模拟的焊点直径值和实际情况吻合,同时发现焊点直径为0.02mm时对应的应力值最小。焊点间距曲线单调性表现为单调递增性,因此,可以根据应力最小的原则来选择焊点尺寸。     

钻孔灌注桩竖向承载力试验分析

通过桩基静载试验实测数据,分析了摩擦型钻孔灌注桩在竖向荷载作用下的桩侧摩阻力、桩端阻力、桩身轴力变化及沉降等特征,并计算出了各分层土的桩侧摩阻力系数,为钻孔灌注桩的设计和试验提供参考。     

温度对玻璃纤维土工格栅力学性能的影响及不确定度评定

为研究路面热铺沥青对玻璃纤维土工格栅力学性能的影响,选取了3种规格的玻璃纤维土工格栅,对不同温度作用的玻璃纤维格栅试样,就温度对其拉伸断裂强力和断裂伸长率2项力学性能的影响进行了大量的试验研究：并运用统计学中的柯尔莫哥洛夫检验法和格拉布斯准则对试验结果进行了分析及异常值剔除,得到其温度与拉伸力学性能关系曲线;在此基础上,运用标准不确定B类评定办法对试验结果进行了评定。分析研究表明,经不同温度作用后,玻纤格栅断裂强力和断裂伸长率无明显变化;力学性能与温度之间未呈现出明显的统计规律性.     

基于横向分布的简支梁桥结构体系可靠度应用研究

为了能在构件可靠度(失效概率)基础上求出体系的可靠度,寻找构件与系统可靠度之间的关系,提出了一种新的计算分析方法.在已有失效模式的基础上,将体系可靠度的计算分为2个模块,即在最大横向分布影响线基础上对失效系数的计算和在构件可靠度基础上对单梁失效概率的计算.以试验模型为原型,针对梁式桥结构的主要失效模式--主梁的失效,对铰接状况的结构体系失效系数进行了系统的计算,并和常用方法的计算进行了对比.分析表明,本文所提出的通过失效系数来计算主梁结构体系可靠度的方法是可行的,并且通过横向分布影响线计算失效系数,考虑了梁位置的影响,有效的解决横向联系损伤时的体系可靠性.     

玻璃钢船舶建造检验中试行船检新模式的探讨

我国大陆目前有玻璃钢船艇制造厂260余家,年产各类船艇数千艘,快速发展的玻璃钢船艇制造产业带来的船检业务量剧增,己远远超出当前各船检机构的承受能力。本文以国内最大的玻璃钢船艇产业群所在地——珠海为例,探讨在珠海玻璃钢船艇建造检验中试行“船检服务外协委托”的船检新模式,以适应当前玻璃钢船艇产业的发展,进而为我国玻璃钢船艇的建造检验探索新思路。     

大鱼山填海工程对海床冲淤变化影响分析*

根据舟山大鱼山海域1960—2021年间5个年份的水深地形资料,基于GIS（地理信息系统）技术采用数字化定量冲淤计算和特征等深线叠加方法,对工程附近典型水下地形的平面冲淤和平面形态变化规律进行研究,探讨大鱼山填海工程对周边海床冲淤变化的影响。结果表明：自然状态下,研究区整体处于轻微冲刷状态;填海后,南侧深槽近岸淤积,外侧和北侧深槽继续冲刷,东西两侧浅滩呈现大幅度淤积。大鱼山填海工程极大地改变了原本岸线分布以及周边水动力泥沙环境,最终导致填海区附近海床冲淤变化,但整体仍维持海底的潮滩分布格局。