汽车正面耐碰撞性有限元仿真分析

为研究汽车正面碰撞过程中的被动安全性能,建立了某型汽车整车有限元模型,基于中国新车评价规程(C-NCAP)对其进行评价。以运行速度为50 km/h的汽车与刚性墙发生正面碰撞为例,应用LS-DYNA软件进行有限元分析,对整车变形、车身能量、B柱加速度和前围侵入量等结果进行分析,研究汽车吸能部件对碰撞结果的影响。结果表明:碰撞过程中整车出现回弹现象,前部吸能不够充分;驾驶员侧加速度最大为41.6 g,满足国内碰撞要求;保险杠的最大位移量为490 mm,前纵梁的最大变形量为241.2 mm,从而得出碰撞中主要吸能部位为保险杆和前纵梁。通过正面碰撞仿真分析,得出该车有较好的正面耐撞性,得到的碰撞数值模拟结果可为该车的结构设计提供参考。     

基于汽车正面碰撞的吸能盒设计及优化

对汽车正面碰撞有限元模型进行了分析,建立了可替代整车碰撞模型的子模型,并对其进行验证。在所建立的子模型的基础上,设计出了双层波纹管样式的吸能盒结构,利用自适应响应面法对其厚度进行优化设计。整车碰撞仿真结果表明:吸能盒结构吸收的能量比原结构提高了14.2%,纵梁碰撞力比原结构减小了15.3%。     

轿车侧面碰撞安全性分析

针对某中低档轿车侧面碰撞安全性差的情况,建立了该轿车侧面碰撞仿真模型,对其侧面车身结构进行改进,合理地利用车体结构和材料特性来改善汽车碰撞时的变形模式和吸能机理。改进前、后的侧面碰撞仿真结果表明,优化后车门和B柱的侵入量以及B柱侵入速度明显减小,车辆的侧面碰撞安全性得到显著提高。     

重力式桥墩与船舶斜向碰撞过程数值仿真

运用结构动力学理论,以材料非线性、几何非线性、接触非线性为基础,同时考虑动水压作用的影响,对跨内河航线某铁路桥梁重力式桥墩结构与900 t级散货船的斜向碰撞过程进行数值仿真。讨论了不同碰撞速度和碰撞角度对碰撞力及应力分布的影响规律,对碰撞过程中墩身、承台与桩基础性的损伤情况进行了评估。分析结果表明:碰撞速度对碰撞力峰值有明显影响且碰撞力随碰撞速度增大而增大;碰撞角度对碰撞力峰值影响较小;碰撞过程中除碰撞区域外,墩顶垫石与上部结构连接区域、墩柱与承台连接区域、桩基础与承台连接区域出现高应力分布情况,易发变形或开裂使桥梁结构出现安全隐患。     

基于Hypermesh汽车吸能盒诱导槽优化设计

根据某汽车吸能盒的结构特点,采用增开双诱导槽的方式,对吸能盒进行优化设计。以双诱导槽的位置和深度为研究对象,采用响应面法和正交实验设计法,以吸能盒的吸能量与载荷峰值为指标,建立结构优化的数学模型。利用MATLAB优化工具求得模型的最优解,并采用Hypermesh建立优化后的有限元模型进行仿真验证。仿真结果表明:优化后的结构明显降低B柱加速度峰值,改善吸能效果,提高汽车的安全性。     

某产品滑倒过程多体系统动力学仿真

采用多柔体系统动力学的方法模拟某产品意外滑倒的物理过程,为其损伤评估提供定量的参考依据.根据产品的结构组成和滑倒过程的物理现象,建立了一种考虑低速接触/碰撞的多柔体系统动力学模型,利用模态展开法描述纵梁、面板、安装板等产品内侧构件的弹性变形,考虑了人造革地板等非金属材料的大变形以及线缆与台面、地面的碰撞,采用适合于求解强非线性刚性微分方程的Gear法进行数值仿真计算,获得了滑倒过程的整体运动和受力规律,分析了关键部位的冲击加速度和冲击载荷,仿真结果与实际接触痕迹基本吻合.     

湿式离合器对偶钢片力学响应特性分析

为研究湿式离合器接合过程中对偶钢片力学响应特性,考虑摩擦副温度场、变形场和流场之间的相互作用,运用Abaqus与STAR-CCM+协同仿真,建立摩擦副三维热流固耦合有限元模型,分析对偶钢片的接触压力特性和应力应变特性。结果表明:对偶钢片最大接触压力出现在盘面中径处,并且位于摩擦副中间位置的对偶钢片接触特性较差、接触压力扰动大;对偶钢片周向应力远大于其余各向应力,周向应力沿周向分布均匀,沿径向先增大后减小,随时间逐渐增大,并且位于摩擦副中间位置的对偶钢片周向应力较大;对偶钢片正应变远大于剪应变,其热应变大于弹性应变,表面温度变化对对偶钢片的变形影响较大。     

基于AdvantEdge的7075 T651铝合金铣削参数有限元仿真优化

为了在7075 T651铝合金铣削过程中控制铣削力和铣削温度，减小加工变形，笔者对不同铣削参数进行研究和优化。采用专业切削仿真软件AdvantEdge建立二维铣削仿真模型，对铣削力和铣削温度进行仿真分析，对所得到的铣削力和铣削温度的结果进行铣削实验验证；设计正交试验表获得优化的铣削参数组合，采用单因素试验法获得单一因素对铣削力和铣削温度的影响规律。结果表明：有限元仿真和实验数据误差在可接受范围内，说明了有限元模型的正确性；通过正交试验选出了控制铣削力和控制铣削温度的2组最优铣削参数组合；单因素试验的结果说明每齿进给量、铣削宽度和铣削深度的大小与铣削力的大小成正相关，而铣削力几乎不受主轴转速的影响；主轴转速、每齿进给量和铣削宽度的大小与铣削温度的高低成正相关，而铣削温度几乎不受铣削深度影响。     

侧面碰撞B柱变形模式对乘员损伤的分析

在汽车碰撞事故中,侧面碰撞事故发生概率大,并且由于侧围变形空间小,容易造成比正面碰撞更严重的伤害,其中B柱作为重要的侧面结构,其变形模式与乘员损伤有着直接的关系。在已有的有限元模型基础上,利用MADYMO搭建并计算3组多刚体与有限元混合的B柱变形模式的侧碰简化模型,每一组模型分别附以不同的侵入速度和侵入量。对每组计算结果求均值,再结合C-NCAP侧面碰撞评价指标对数据进行分析,研究侧碰中B柱变形模式与乘员损伤的关系,并对结果进行运动响应分析,提出规律性总结。     

长时域碰撞耦合建模与CAE仿真再现

基于有限元法的事故再现CAE仿真精度高,能较为精确地模拟出车辆在碰撞过程中的变形量,但其建模针对性强,计算复杂,不适用于长时域碰撞工况的仿真再现。为此,搭建了包含有限元气囊轮胎与简化悬架的多刚体-有限元耦合模型,并基于MADYMO软件及变摩擦因数的方法实现了某长时域碰撞事故的仿真再现。仿真结果显示:仿真碰撞轨迹与事故碰撞轨迹保持高度一致,采用多刚体-有限元耦合底盘能较好地模拟车辆在运动过程中轮胎的力学特性以及车身和底盘之间的相对运动,基于导入的人体假人模型能较好地模拟乘员的二次碰撞及其受伤机理。该方法在保证仿真精度的同时极大地降低了计算成本,可为长时域碰撞事故再现提供参考。     

新型GFRP组合梁桥荷载横向分布系数参数分析

对于新型GFRP组合桥梁，通过考虑GFRP桥面板与工字型钢纵梁组合共同受力，分析了跨长、纵梁间距、主梁尺寸及横撑刚度等各参数对桥梁横向荷载分布系数的影响。通过不同工况有限元数值分析，可知纵梁间距、跨长、纵梁位置及纵梁尺寸对荷载横向分布系数有重要的影响，横撑的刚度对跨度小于20m桥梁的横向分布系数有一定的影响。此结论对新型GFRP组合梁桥横向荷载分布系数确定有重要参考价值，并为桥梁设计提供了有效依据。     

套管空间受力问题的计算机仿真分析

本文建立了套管变形的空问有限元力学模型及数学模型，并开发了其空问有限元仿真软件，为分析井下复杂力学系统作用下，套管破坏提供了简捷的手段。空间套管模型上仅受非均匀载荷作用时，其仿真结果与文献[1]中平面问题仿真结果一致，即这种情况下，平面应变问题仅为套管空问问题仿真的一个特例。文中对套管空问问题进行了弯曲、扭转、内外压等组合载荷作用下的仿真分析，为研究套管复杂力学来统作用的玻坏、变形过程提供了具有参考价值的理论指导意义.     

基于ANSYS/LS DYNA的移动式压力容器动态碰撞仿真分析

运用有限元和瞬态动力学的有关理论和方法对移动式压力容器受碰撞后的安全性进行了研究。首先采用三维建模软件建立了移动式压力容器运输车的实体模型,然后分别利用有限元分析软件ANSYS和瞬态动力学仿真软件LS DYNA对模型进行前处理分析和求解计算,分别得到车速为60 km/h车尾受到碰撞时车架、压力容器罐体、组合支座及相关辅件的动态碰撞应力响应情况。计算结果表明：车架及连接螺栓失效,但有效降低了对压力容器罐体的冲击,基本保证了其安全性,并为今后的优化设计提供了理论支撑。     

基于熵权法的行人事故多刚体仿真参数优化研究

为提高真实行人碰撞事故时多刚体模拟仿真的准确性,提出了一种根据行人-车辆碰撞过程进行多刚体模型初始参数自动优化的方法。针对真实行人碰撞事故,合理选择初始参数并构建基于熵权法的仿真准确度目标函数,通过计算机程序进行修改参数组合、提交运算及结果评价完成仿真模型的自动寻优过程。以某例真实行人事故展示了多刚体事故重建及模型优化的流程,并根据碰撞过程的人-车位置信息验证了该方法的可行性,表明可将其运用于行人碰撞事故的多刚体重建领域。     

电极形状对铝合金薄板凸焊影响的有限元分析

凸焊过程的焊接电流和焊接压力是影响焊接结构质量的重要工艺参数.利用有限元分析软件Simufact-welding建立了多场耦合的凸焊有限元仿真模型,研究了6063铝合金薄板凸焊过程中电极形状对焊核尺寸和残余应力的影响.结果表明,当焊接电流35kA、焊接压力5kN时,采用C型电极能够在相同的电流和压力下,得到最小的焊核尺寸以及最小的接头变形量.经过实验对比,发现C型电极的变形量最小而D型电极的变形量最大,其仿真结果基本能够代表实验结果,因此,该仿真方法能够较为准确地为真实焊接过程提供方向性指导.     

涂层锆合金包壳管切向微动磨损数值预测模型研究

为建立涂层锆合金包壳微动磨损的有限元计算分析模型,预测切向工况下的最大磨损深度,基于包壳-格架的实际几何特征建立了涂层锆合金包壳-刚凸接触系统的有限元模型,采用Archard磨损模型计算磨损量,结合ABAQUS的ALE功能和UMESHMOTION子程序模拟磨损过程。根据微动磨损试验结果分析磨损系数随磨损周次的变化情况,并拟合其函数关系。有限元计算的最大磨损深度和最大深度的位置与试验结果相符,表明所建立的模型可用于涂层锆合金包壳切向微动磨损最大深度的预测。     

地震下城市高架桥横向偏心碰撞响应与防撞效果分析

为适应材料因温度等因素的变化而产生的横向伸缩变形及其对结构的影响,通常梁体与挡块之间会留有一定间隙。针对城市高架桥中梁体与挡块在强震作用下的横向碰撞现象,建立了考虑上部结构与挡块间偏心距和支座非线性的横桥向单墩碰撞模型。采用非线性地震反应时程分析方法,研究了初始间隙及其大小对桥梁结构横向地震反应的影响,并评估了设置橡胶缓冲垫后的防撞效果。研究结果表明：城市高架简支梁桥横向间隙处的偏心碰撞放大了桥墩的地震需求,通过在挡块内侧安装橡胶缓冲垫,可以大幅减小间隙处的碰撞力,将有效改善桥梁结构的横向抗震性能。     

汽车安全带预紧限力系统对前排乘员的保护性研究

为了减轻前排乘客在正面碰撞中所受的伤害,对比卷收器、锚点、锁扣在预紧限力方式下的不同组合,采用碰撞仿真软件MADYMO建立了某型轿车副驾驶位的约束系统仿真模型,对碰撞伤害进行评估。同时采用WIC值来综合评价整个约束系统的保护效果。仿真结果显示:预紧限力锚点和预紧限力锁扣相组合的方式对前排乘客的综合伤害指标WIC值最小,为0.279,在这种组合下,其头部伤害指标HIC36、胸部3 ms合成加速度C3ms、胸部压缩量Ccomp以及左右大腿Fleft和Fright值分别为:243.05、24.21 g、25.86 mm、1.03 k N、0.22 k N。对于其他组合,预紧限力卷收器和预紧限力锚点在胸部方面的伤害值会有所改善,预紧限力卷收器和预紧限力锁扣组合在头部方面伤害值表现比较好,而对于单个预紧限力卷收器和三者结合反而效果不是很好。依照上述结果可以进一步对安全带锚点和锁扣详细参数进行细致的研究,为更有效地保护前排乘员安全提供参考。     

一体化铸铝防撞梁的多目标可靠性优化设计

为了提高一体化铸铝防撞梁的耐撞性,建立了防撞梁的正碰仿真模型,基于最优超拉丁方试验设计搭建响应面模型来近似模拟碰撞过程。以防撞梁的厚度为设计变量,采用非支配解排序遗传算法对防撞梁的峰值碰撞力、最大纵向位移、比吸能和质量进行确定性优化设计,并择优选取一个解作为确定性优化解。在此基础上,考虑到材料以及加工制造等不确定性因素,对确定性优化解的质量水平进行分析和优化。结果表明：比吸能提高了13.44%,质量减轻了20.57%,最大纵向位移的质量水平和可靠度分别由0.63σ和47.43%提高到了6.06σ和99.99%,峰值碰撞力的质量水平和可靠度分别由1.12σ和74.00%提高到了6.02σ和100.00%,多目标可靠性优化方法在满足设计要求的同时可以提高优化效率和安全性。     

某纯电动汽车白车身弯曲刚度仿真分析

白车身结构刚度反映的是车辆承载力与形变量的关系,是衡量车辆安全性的重要标志。在建立完成的白车身基础上首先进行弯曲刚度约束和力的施加;之后进行弯曲刚度有限元仿真,得到了弯曲刚度值;最后选取门槛梁、前段纵梁和后段纵梁作为此次评价刚度结果的测量点进行弯曲刚度结果分析。结果表明,弯曲刚度分布合理,满足实际要求。通过对白车身弯曲刚度分析既可以检验其合理性,又可以为今后车辆的结构设计提供一定的依据。