纯电动汽车电池包轻量化设计综述

纯电动汽车因其清洁、无污染的特性,成为各国研发的重点方向。其电池包是整车的核心部件,起承载和保护动力电池组的关键作用,其结构设计的轻量化是汽车轻量化、提升续驶里程的关键途径。电池包服役过程中需承受来自地面的各种冲击载荷,箱体结构的强度、刚度及安全性等均会对电池包性能产生影响。通过总结不同品型电池包在结构设计、材料选用、静态特性和动态特性4个方面的性能参数,从这4个方面比较了不同轻量化设计电池包对材料的性能要求,评估了不同材料的轻量化效果,为选用合适的轻量化材料用于电池包的结构设计提供参考和理论指导。     

中国乘用车轻量化水平发展趋势研究

采集了2010～2020年中国市场销售的约1.5万个燃油乘用车和电动乘用车样本,采用整车轻量化系数作为乘用车轻量化水平评价指标,对其不同类型、级别和车系的整车轻量化水平变化趋势和现状进行了研究。结果表明,近10年各类燃油乘用车的整车轻量化系数持续下降,降幅约30%,行业整体轻量化水平不断提高,但提高的幅度趋缓。自主品牌燃油乘用车的整车轻量化水平与其他车系仍有一定的差距。电动乘用车的整车轻量化系数呈下降趋势,轻量化水平不断提高,但其与燃油乘用车的轻量化特征存在较大差异。     

地下公共车行通道基坑支护的设计与施工

基于实例横琴新区国际居住区的地下公共车行通道,分析了通道基坑施工面临的难题,采用岩土理正及MIDAS/GTS软件,按照基坑实际的支护情况进行了三维建模,根据实际的开挖工况进行了相应的模拟计算。对数值模拟结果进行分析,与实际的监测数据进行对比验证,为钻孔灌注桩和内支撑支护体系的可靠性提供了验算和证明。当土体开挖后,土体变形主要是朝开挖后的临空面方向运动。当开挖深度较小时,土体变形量较小。基坑的不断开挖导致土体朝着临空面方向的变形也不断增大,且逐渐呈现出中间变形大,其中变形量最大的部位,靠近基坑底部,这与内支撑结构土体的变形特征是一致的。土体的最大水平位移约为14.98 mm,远远小于最大允许值39.52 mm,说明支护后的基坑处于一个安全稳定的状态。通过对基坑方案中SMW工法支护和沉井支护进行设计,对基坑支护设计及关键施工工艺进行分析,对基坑施工中的监测工艺进行研究,可对类似工程项目提供一定的借鉴意义。     

GFRP筋纤维增韧高强轻骨料混凝土受弯构件挠度分析

为研究GFRP筋纤维增韧高强轻骨料混凝土梁变形规律,完成10根高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验,重点分析了纤维掺量、纵筋种类、GFRP筋配筋率和GFRP筋直径对试件不同受力阶段变形的影响;明确了GFRP筋混凝土受弯构件正常使用阶段应变及应力分布;基于刚度解析法,结合文献中GFRP筋普通混凝土受弯构件挠度实测数据,给出GFRP筋应变不均匀系数计算公式,综合考虑轻骨料、钢纤维及GFRP筋配筋率的影响对其进行修正;基于该公式对各试件使用荷载下的挠度进行计算,并与美国规范（ACI 440.1R-15）、中国规范（GB 50608-2010）和加拿大规范（CSA S806-12,ISIS-M03-07）的计算结果进行对比分析。结果表明：随配筋率的增大,试件破坏模式依次表现为GFRP筋拉断破坏、平衡破坏和混凝土压碎破坏;混凝土压碎破坏试件弯矩-挠度曲线分为开裂前阶段、裂缝开展阶段和受压破坏阶段,而平衡破坏和GFRP筋拉断破坏试件仅具有前2个阶段。轻骨料混凝土掺入钢纤维能够抑制构件开裂后刚度退化,降低混凝土压碎破坏脆性;提高GFRP筋配筋率可减小试件变形,GFRP筋直径对其无显著影响。采用中国规范（GB 50608-2010）计算试件正常使用极限状态下的挠度,结果稍显不安全;美国规范（ACI 440.1R-15）计算结果略偏保守;加拿大规范（ISIS-M03-07）与（CSA S806-12）计算值均具有一定的安全储备;建议公式计算结果较为准确且离散性较低,能够用于该类构件挠度的计算。     

浅吃水沉箱结构岛礁快速成陆技术

为克服远海岛礁恶劣的自然条件、加快岛礁建设，需要找到一种岛礁快速成陆的新方法。以减少现场操作、快速施工为目标，从沉箱结构、功能性需求、快速成陆实施方法等方面研究浅吃水沉箱结构岛礁快速成陆技术的可行性及适应性。通过优化沉箱结构并分析现场条件，得到了能够满足拖运吃水要求及使用功能要求的轻型沉箱，研发了基床免整平安装沉箱的方法。通过轻质混凝土沉箱预制及反顶升调平试验，验证了关键技术的可行性，为该技术的后期应用提供数据支撑。     

转向架构架局部结构优化与轻量化研究

降低结构的应力集中效应、改变结构几何形状和减小结构几何尺寸是实现转向架焊接构架轻量化和提高疲劳强度的有效途径。文章以某转向架构架结构为例,基于DVS 1612标准的结构疲劳强度评估方法和规定的焊接接头质量等级,采用对结构高应力集中效应区域进行局部焊接接头优化和局部结构形状优化,将焊接构架抗侧滚扭杆安装座与侧梁下盖板连接焊缝的疲劳强度材料利用度由大于1.773分别降低到0.704和0.871,同时实现了侧梁下盖板、辅助纵梁内外立板板厚的减小以及横梁钢管壁厚的减小,满足疲劳强度的前提下,实现了构架轻量化与局部结构优化的目标。     

某定位锚绞车卷筒轻量化分析

本文以某定位锚绞车卷筒为研究对象,首先分析了实际使用中钢丝绳在卷筒上的布置情况和由此造成的卷筒受载情况,然后通过有限元仿真分析得到卷筒的应力及位移分布云图,在此基础上为满足轻量化指标,对卷筒进行了结构优化和强度校核,为装船的定位锚绞车轻量化设计提供参考依据。     

基于ABAQUS的客车车身骨架静态分析与轻量化研究

利用ABAQUS软件建立了某客车车身骨架有限元模型,对该客车实际运行中四种典型工况下的强度和刚度进行了分析,并在此静态分析的基础上对该车身骨架进行了轻量化设计,结果表明：改进后的车身骨架结构强度和刚度满足要求。     

轻量化无内胎轮辋失效分析与改进

为解决轻量化无内胎轮辋总成失效率高的问题,采用质量工具及理化分析方法,找出了影响轮辋总成失效的关键影响因子,提出从设计方面对轮辋总成进行改进,并通过CAE分析方法对改善前后的轮辋总成结构进行了应力应变分析及验证,改进效果佳。     

天然气牵引车车架轻量化研究

建立了某公司生产的天然气牵引车车架有限元模型,通过静动态分析得到了车架的刚度和典型工况下的强度及车架前4阶振动的固有频率和振型。以刚度最大为目标以体积分数为约束,应用基于OptiStruct的拓扑优化技术获得了弯曲、纯扭转和弯扭组合工况的拓扑优化材料分布图。根据拓扑优化结果对该车架进行二次设计,将鞍座前横梁改进为抗扭能力更强的新型横梁并在纵梁内侧前吊耳处加装一对衬板以提高局部刚度。对改进后车架结构进行尺寸优化以确定车架各结构最佳板厚。分析结果表明:最终优化得到的车架综合性能优于原车架,并实现了减重13.82%。