汽车吸能盒诱导槽结构多目标优化设计

吸能盒作为防撞系统的主要吸能组件,能在短时间内吸收大部分的能量,从而保护驾驶员和乘客的生命安全。为了研究诱导槽的布置位置以及诱导槽深度等参数对吸能盒能量吸收性能的影响,分别建立了无诱导槽以及具有均布诱导槽的两种吸能盒模型。以吸能盒的压缩位移和峰值碰撞力为优化目标,以诱导槽的深度和槽间距为设计变量,采用最优拉丁超立方试验设计选取样本点,用二阶多项式响应面模型构建其近似代理模型,选用存档微遗传算法对吸能盒诱导槽的参数进行多目标优化设计。优化结果表明:在满足吸能盒各设计要求的前提下,优化后吸能盒的能量吸收性能得到了进一步的提升,从而为汽车吸能盒的设计提供一定的理论基础。     

100 m简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度限值研究

为研究客货共线100 m简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度限值,建立了线-桥-墩一体化空间有限元模型,研究了桥墩纵向水平刚度对无缝线路受力特性的影响规律,以钢轨强度、梁轨相对位移和断缝值为控制指标,提出了客货共线100 m简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度取值。结果表明,随着简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度的增大,钢轨伸缩附加力增大,钢轨制动附加力和梁轨相对位移降低;对于100 m简支钢桁梁,控制桥墩纵向水平刚度的指标是钢轨强度,且受钢轨温度变化幅值影响较大;综合考虑钢轨附加力和桥梁工程经济性,通过全桥铺设小阻力扣件可显著降低桥墩纵向水平刚度限值,此时桥墩纵向水平刚度建议为1 400 kN/(cm·线);研究成果可为100 m简支钢桁梁的桥墩设计提供参考。     

诱导结构对汽车前纵梁碰撞性能的影响

前纵梁作为汽车正碰的主要吸能部件,其诱导结构对耐撞性有着重要影响。针对汽车前纵梁正碰过程中的高速压溃塑性变形问题,建立了6种诱导结构周向位置及5种诱导结构组合形式的前纵梁与刚性墙碰撞有限元模型,采用分段线性塑性材料本构模型和显式动力学有限元法对其碰撞过程进行动态仿真,获得了前纵梁的变形情况、能量变化情况和碰撞力曲线,分析了诱导结构周向位置及其组合形式对前纵梁碰撞性能的影响。研究结果表明:诱导结构的周向位置及组合形式对前纵梁变形的影响较大,添加诱导结构可减小碰撞力峰值和增大载荷比,前纵梁刚度强弱相间分布可提高其碰撞过程的稳定性。仿真变形结果与试验结果吻合良好,验证了所建立的有限元模型的正确性。     

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%。     

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。     

基于响应面法的螺纹接头快速连接器分瓣内螺纹片优化设计

螺纹接头快速连接器在工作过程中，分瓣内螺纹片结构的变形会使O形圈密封端面间隙增大，降低连接器的密封性能。课题组提出了以减小分瓣内螺纹片的最大变形量和等效应力的同时最小化结构质量为优化目标的结构优化设计方法，通过拉丁超立方试验设计方法选取试验设计点，建立分瓣内螺纹片设计变量与质量、最大变形量和最大应力的二阶响应面模型；采用多目标遗传算法优化求解出Pareto最优解集，并通过设计变量灵敏度分析对最优解进行修约。结果表明：当结构质量仅增加6.16%时，结构最大变形量减小了35.75%，最大应力减小了29.7%。该设计方法以结构质量的微幅增大实现了最大变形量与应力的大幅减小，优化效果显著。     

某轿车小偏置碰撞结构耐撞性优化

为了研究某轿车的小偏置碰撞结构耐撞性,根据美国公路安全保险协会(IIHS)的相关规定,基于Hypermesh软件建立了某轿车的小偏置碰撞工况仿真模型。分析碰撞过程中整车运动学特征以及各个测量点的侵入量,总结其结构耐撞性存在的问题,从设置悬架和转向系统失效以及提高乘员舱结构强度两个方面提出结构耐撞性优化方案。结果表明:采用该优化方案之后,车身结构耐撞性得到有效地改善,各个测量点的侵入量明显下降,证明了优化方案的可行性。该结果可为轿车的小偏置碰撞结构耐撞性研究提供参考。     

基于模糊控制的车辆主动避撞系统及仿真验证

为了提高车辆主动避撞系统的安全性和舒适性,建立了纵向和横向危险状态判别模型以判断车辆行驶时的安全性,设计了基于模糊控制的车辆主动避撞系统,模糊控制器Ⅰ选取驾驶员类型和主车车速为输入参数,主动制动阈值为输出参数,实现根据驾驶员类型和行车工况的不同来控制不同的制动时刻,模糊控制器Ⅱ选取相对速度和相对距离,输出制动信号以对车辆制动过程中的制动压力进行控制。通过Prescan仿真平台建立前车静止和车辆碰撞远端行人测试工况,对设计的主动避撞系统的有效性进行了仿真验证。仿真结果表明:所提出的基于模糊控制的车辆主动避撞系统能够有效避免碰撞,并兼顾车辆高速行驶工况下的安全性和低速行驶工况下的驾乘舒适性,同时还满足了不同类型驾驶员对主动避撞系统激活时机差异的需求。     

桥上无缝线路纵向力作用下桥墩强度安全储备量分析

桥上无缝线路的纵向力，由于梁轨相互作用，将通过桥跨结构传递到桥梁的墩台上。对桥墩进行强度检算和安全储备量分析，进而优化新建桥上无缝线路设计，使设计达到既安全又经济。     

关于冲量式流量计检测板上的垂直力对测量杆的水平位移的影响

本文利用了梁的纵横弯曲的挠曲线微分方程,求解了冲量式流量计的水平位移,讨论了流量计的检测板上的垂直力对测量杆的水平位移的影响。     

动漫产业化高端人才现状与培养路径探析

针对某发动机活塞轻量化问题,进行了该结构模型的热机耦合分析,在此基础上完成了对活塞的变密度法拓扑优化设计,并从应力、变形、体积（重量）等方面对优化前后计算结果进行了比较和总结。研究结果表明：选择相同的材料,活塞质量较优化前降低了约 6.471%。优化后模型的最大形变量有所降低,应力峰值减少了16.73%,均力分布有所改善。     

基于RSM与NSGA Ⅱ的燃气灶外壳零件成形质量多目标优化

为提高燃气灶外壳零件的成型质量和安全性能，课题组基于DYNAFORM建立燃气灶外壳的有限元模型并完成优化模拟。以圆角半径A、压边力B和模具间隙C作为影响零件成形质量因素，以最大减薄率y1和最大增厚率y2作为优化目标，应用Box Benhnken(BBD)设计响应面（RSM）试验；采用DYNAFORM 6.0有限元软件模拟试验并获得样本数据，得到y1与y2的多项式回归响应模型；结合遗传算法对多目标优化函数进行优化求解，根据带精英策略的改进型非支配排序遗传算法（NSGA Ⅱ）获得优化后Pareto最优解集。最后选取了最优工艺参数组合：取整得到A为13 mm，B为335 kN，C为0.84 mm。根据NSGA Ⅱ预测结果y1为23.32%，y2为2.80%，经数值模拟验证，最大减薄率和最大增厚率分别为23.39%和2.96%，因此试验结果和预测结果误差低至0.3%。文中采用的零件成形质量多目标优化方法准确度高，为提高同类外壳零件的成形质量提供一种有效的优化方案。     

桥梁梁端抬枕装置垂向动力学特性分析

随着铁路大跨度桥梁的数量的增加,实际工程中急需一种能够加强桥梁梁缝处轨道结构强度的部件,因此,中铁第一勘察设计院和中铁宝桥公司共同设计开发了桥梁梁端抬枕装置。基于ANSYS非线性瞬态动力分析原理,计算了抬枕装置在列车荷载作用在的竖向动力响应。计算结果表明,钢轨最大竖向位移为1.54 mm,抬枕装置有效地控制了钢轨在梁缝处的竖向不平顺;伸缩缝处钢轨扣件最大压力和最大上拔力分别为45.794 kN和5.135 kN,能够满足扣件强度要求;钢纵梁扣压件最大压力和最大上拔力分别为11.247 kN和23.7 kN     

考虑新旧部分协调的CFRP加固RC梁可靠度分析

对于粘贴CFRP片材加固的RC梁,给出了加固梁可靠度计算的一种新方法。分别计算原有部分和新加部分的可靠度,分析了CFRP材料性能、片材用量、滞后应变等因素对新旧部分的可靠度及其协调一致的影响。结果表明,在混凝土压坏的破坏模式下,提高CFRP材料性能及用量,原有部分可靠度基本保持不变,新加部分可靠度提高;在CFRP极限拉应变平均值取0.014,材料分项系数取1.5,配布率取最小设计配布率时,各部分可靠度能够协调一致。     

高速公路波形板护栏安全性评价

针对高速公路现有波形板护拦耐撞性能较差,容易出现穿越、跨骑事故等问题,开展了高速公路波形梁护栏耐撞性研究。根据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05—01—2013),建立了高速公路现有94版标准波形梁护栏有限元模型,采用小型客车、中型客车、中型货车、大型货车等4种车型,进行了不同速度条件下的碰撞仿真试验。从护栏的耐撞性、导向性和乘员安全性等方面分析了护栏的安全性能,结果表明:现有94版标准护栏已无法满足多项护栏安全性的要求。高速公路护栏安全性评价可为新型护栏的设计和工程实际提供借鉴。     

固体火箭发动机壳体强度可靠性分析

模拟某型号固体火箭发动机壳体水压试验状态.建立该固体火箭发动机壳体有限元模型,利用ANSYS软件对壳体进行确定性有限元分析找出应力值最大区域,再进行随机有限元分析,求得可靠度.根据所求的可靠度作为理论依据增加壳体承压并再计算可靠度.分析表明:原设计压力保守,在可靠度允许范围内壳体可承受更大压力;对各参量进行灵敏度分析,为结构参数的优化设计提供理论依据.     

京九铁路涮江大桥桥上无缝线路设计方案研究

提出了京九铁路涮江大桥桥上无缝线路设计方案,并基于MATLAB语言编制了桥上无缝线路纵向力计算软件.计算结果表明:涮江大桥桥上可不设钢轨伸缩调节器;锁定轨温取34±5℃时,桥上无缝线路强度、稳定性、断缝满足设计要求;桥墩纵向弯曲稳定性、墩身截面强度、合力偏心、墩顶纵向水平位移满足设计要求;桥墩基底应力、基底合力偏心、基础倾覆稳定性、基础滑动稳定性满足设计要求;桥台基底应力及偏心满足设计要求.     

重载车辆不同行驶条件下沥青路面结构动态响应分析

重载车辆在不同行驶条件下对路面的破坏程度有所不同,为定量分析何种行驶条件对路面影响最大,从实际路面结构出发,采用有限元仿真模拟对比分析重载车辆在匀速、制动和加速3种行驶状态下对路面不同结构层的动态响应影响规律,以制动为车辆行驶条件,进一步分析不同水平力系数Φ(0.3、0.5、0.7、0.9)对路面结构动态行为的影响。结果表明,3种行驶状态下路面结构层的横向应力和竖向应力差距均在10%左右;而路面结构层在减速和加速行驶状态下的纵向应力和纵向剪应力较匀速增涨幅度可达100%～150%;在分析的Φ范围内,横向应力和竖向应力极值在相邻水平力系数下变化幅度为1%～5%,而纵向应力和纵向剪应力极值随水平力系数的增加而变大,最大差值分别为0.596、0.618 MPa。     

高剪切均质机转子齿变形的可靠性研究

目前高剪切均质机转子系统转速有不断提高的趋势，这对均质设备工作的可靠性提出了新的挑战。课题组以转子系统为研究对象，提出了高速转子齿径向位移的数学力学模型,在此基础上结合机械结构可靠性设计理论,以均质机转子的工作转速、齿全高、底厚和齿厚为变量,导出了转子最外层齿顶径向位移变形的可靠度计算函数。实例分析结合有限元计算结果表明该位移可靠度公式是正确的，实践也验证了该型号的高剪切均质机具有良好的工作可靠性。所得结论同时也为新型高剪切均质设备转子的设计与优化提供一定的参考依据。