耦合碰撞工况下的车辆前部结构耐撞性优化设计

针对两种耦合正面碰撞工况在耐撞性优化时相互影响的问题,将两种工况的设计变量和优化模型进行统一,建立多目标优化模型并进行优化。首先以两种正面碰撞所涉及的主要部件厚度为变量,选取了每个工况下能够体现整车耐撞性能的参数为目标;然后以两个碰撞工况下的加速度峰值和整车吸收的最大能量为目标函数,以车辆前部7个部件总质量和A柱的侵入量为约束函数,建立两种正面碰撞工况耐撞性优化的数学模型并进行精度验证;最后,在结构轻量化约束条件下,结合多岛遗传算法和非支配排序遗传算法对车辆前部部件进行耐撞性优化设计。对比优化前后结果表明:各个耐撞性优化目标均有一定程度的改善,有效地提高了车辆在两种工况下的耐撞性,为耦合碰撞工况要求下的结构设计提供了一种设计参考。     

客车耐撞性结构优化设计

以计算机仿真为主,对客车正面碰撞结构优化设计技术进行了探讨。通过研究车身前地板处碰撞减加速度时间历程与客车耐撞性结构间的相关关系,来指导对客车耐撞性结构的修改,使最大减加速度的峰值降到满意的程度。样车实车碰撞试验表明,优化后客车耐撞性结构在吸能段长度、吸能数量、吸能平稳性、吸能时间和吸能量百分比等方面均较原结构有所改善,假人各伤害指标有明显下降。     

基于耐撞性的汽车多腔结构吸能盒轻量化设计

为了在保证耐撞性的前提下实现汽车吸能盒的轻量化,通过有限元碰撞仿真对比确定了符合要求的吸能盒结构,并采用基于近似模型的优化方法获得了性能最优的多腔结构吸能盒设计方案.首先建立了多种截面形状吸能盒的有限元模型,使用有限元软件进行了碰撞仿真分析.通过对单腔结构吸能盒与不同截面的多腔结构吸能盒的碰撞性能进行评价与决策,确定了符合要求的吸能盒截面形状.其次对此截面吸能盒的内外壁厚进行试验设计,拟合了碰撞性能参数的响应面模型,建立了以吸能盒内外壁厚作为设计变量,以比吸能最大作为目标函数的数学优化模型,并进行了优化设计.结果表明,采用该方法得到的最优方案能够在保证碰撞安全性的基础上实现多腔结构吸能盒的轻量化设计.     

仿方竹电池箱体薄壁管结构优化及耐撞性分析

电池箱体结构中的横梁是在电动汽车发生碰撞时保护电池组的关键吸能构件,是典型薄壁管的一种.为了提高电池箱横梁的耐撞性和稳定性,结合方管的易焊性和圆管的稳定性,依据方竹结构对薄壁管截面形状进行了仿生设计.采用ABAQUS有限元软件建立了方竹结构有限元分析模型,开展试验验证了模型的准确性.以初始峰值载荷(IPL)、比吸能(SEA)参数为基准,以截面形状、竹节节数为变量,对不同尺寸参数下的薄壁管耐撞性进行了仿真分析.分析结果显示,仿方竹结构薄壁管具有较好的耐撞性和稳定性,相对于普通结构薄壁管其比吸能提高了22.64％,峰值载荷降低了16.8％.研究结果对电池箱体轻量化和耐撞性优化设计提供了理论基础.     

锥形薄壁梁斜向耐撞性优化设计仿真研究

由于薄壁结构具有低成本和高能量吸收效率的特点,被广泛地应用在汽车车身上。在碰撞载荷作用下,薄壁结构有3种变形形式,即渐进压溃、欧拉变形和混合变形模式,其中最利于吸能的变形形式是渐进压溃,一般在纯轴向载荷中出现。实际交通事故情况复杂,斜向撞击更为普遍,由此导致的欧拉变形时常发生。研究目的就是提高薄壁结构在轴向和斜向碰撞下的耐撞性。首先选取7种不同截面型式薄壁锥形梁,通过改变斜向冲击的夹角,计算得到不同结构型式的比吸能(SEA)。对7种截面型式的薄壁结构进行夹角为0°、15°和30°载荷工况的碰撞仿真,对比其性能表现,选取耐撞性最佳的结构。在此基础上,以SEA为优化目标,以碰撞峰值力F_(max)为约束,通过0°、15°和30°的工况的有限元仿真,利用代理模型的方法寻找该结构的最优参数,最终得到的优化结构斜向耐撞性得到大幅度提升。     

基于响应面法某轿车后纵梁支架结构优化

针对某轿车追尾碰撞试验中后纵梁支架的耐撞性优化问题,运用中心复合试验方法合理分布试验点,并结合最小二乘法建立了以三对吸能槽位置为形状变量的刚性墙最大位移、撞击力峰值的响应面模型。采用遗传优化算法对响应面模型进行了优化计算。结果表明,在不影响后纵梁总成和车身其他结构的条件下,优化后的后纵梁支架有较好的吸能槽位置排布,其耐撞性有了显著提升。该优化方法能用较小的计算成本来有效预测和指导工程实践中产品的耐撞性设计,在车身结构和汽车零部件的耐撞性设计中具有一定的实用与推广价值。     

基于正面耐撞性仿真的轿车车身材料轻量化研究

以某轿车为研究对象,运用显式有限元理论,建立整车有限元模型,基于“汽车正面碰撞乘员保护设计规则(CMVDR294)”的耐撞安全性仿真,从满足整车正面耐撞安全性能的角度,分别采用高强钢和铝合金对车身主要覆盖件进行轻量化研究,使车身减质量分别达9.31 kg和53.10 kg,减质量效果达到11.30%和64.50%。对整车变形、整车与刚性墙的碰撞力、运动速度和加速度、主要零部件吸能等方面进行分析、评价,数值仿真验证了轻量化方案的可行性。     

TB级可导向防撞垫吸能盒拓扑优化设计

为了可导向防撞垫轻量化设计,基于混合元胞自动机的耐撞性拓扑优化方法,对可导向防撞垫吸能盒进行多工况拓扑优化分析,提取了吸能盒拓扑构型。并且利用正交试验设计方法,以车辆多工况碰撞中最大的加速度为考核指标,对矩型截面吸能盒的截面参数进行了优化设计,确定了矩型截面吸能盒的最优参数组合。最后,对正交试验优化前后的防撞垫进行多工况有限元仿真分析,并且将正碰工况下优化后防撞垫与现存防撞垫加速度对比,结果表明通过优化后获得的吸能盒较优化前缓冲性能更优,能更好的保护乘员安全。     

基于协同优化和多目标遗传算法的车身结构多学科优化设计

在汽车车身结构NVH和侧面碰撞安全性研究中,实施多学科多目标优化的可行性设计。通过试验设计制定试验方案并进行数据采样,构建考虑整车侧撞安全性、白车身模态、静态弯曲刚度、扭转刚度和轻量化等性能的响应面近似模型,然后对车身结构分别进行确定性和可靠性轻量化单目标设计。最后,运用多目标遗传算法结合多学科协同优化对车身结构进行多目标优化设计,获取Pareto最优化解集。研究结果表明:可靠性优化设计较确定性优化设计而言,能考虑产品设计和生产过程中的不确定性因素,保证产品稳健性;车身结构的多目标优化设计全面考虑了车身结构轻量化、NVH和碰撞安全性能等多学科之间的耦合和解耦;设计者可按需选择其满意的优化结果,这将大幅缩减产品开发周期、降低产品开发成本。     

汽车前防撞梁的耐撞性与轻量化优化设计

为改善汽车的耐撞性、提升汽车的轻量化程度,从结构改进的角度对汽车前防撞梁进行优化设计。建立汽车前防撞梁正面100%碰撞模型,以前防撞梁横梁和吸能盒厚度为设计变量,以碰撞力峰值作为约束条件,构建以前防撞梁总成吸能量最大化、质量最小化的多目标优化模型。采用哈默斯利法进行试验设计,通过拟合得到近似模型。近似模型与仿真值误差不高于5%。采用全局响应面法对多目标问题进行优化,得到Pareto最优解集。结果表明,优化后前防撞梁吸能量提高了15.8%,质量降低了6%,碰撞力峰值降低了20.3%,比吸能提高了23.1%。优化设计显著改善了汽车的耐撞性并提升了汽车的轻量化程度。     

机械科学技术与我国经济发展和社会进步

介绍了当代机械科学技术的发展特点与趋势,我国机械科学技术和机械工业发展现状以及科研中存在的主要问题,并指出我国机械科学技术和机械工业发展的对策。     

热式质量流量计(控制器)的使用和维修

以北京建中机器厂生产的热式质量流量计（控制器）为例，介绍热式质量流量计（控制器）的一般选择方法和正确使用程序，并且对使用中的注意事项做了较详细的说明。最后列举了使用中的常见故障、故障原因和处理方法。     

压电驱动与控制技术的发展与应用

压电驱动器是利用压电体逆效应形成机械驱动或控制的一类装置。由于压电体具有反应快、精度高和抗干扰等优点,因而由其所构造的驱动与控制装置结构简单、反应敏捷,受到国内外科学家的广泛关注。目前已被开发出的压电驱动与控制装置主要有超声波电动机、精密驱动器等,并在国防、生物医学、光电子等诸多领域获得成功应用。介绍国内外压电驱动与控制技术领域的研究现状及实际应用情况,给出一些具有代表性的机构实例,同时对相关性能做出评价。     

汽轮发机组状态监测与故障诊断系统的研制及其应用

介绍了一套汽轮发电机组状态监测及故障诊断系统ＭＭＭＤ－ⅢＡ，该系统使用了微机ＳＵＮ－２８６及ＳＴＤ总线工业控制机系统Ⅱ－５Ａ，实现了信号采集、信号处理、数据存储、报告、报警、自检、黑匣子及故障诊断等功能，最后给出该系统在电厂的应用实例。     

压铸技术及压铸合金的发展与应用

简述了压铸发展的历史及压铸技术的发展状况。叙述了压铸铝合金、镁合金、锌和锌铝合金的研究开发与应用状况,分析了压铸合金有待进一步研究开发的问题     

MULTI-SCALE AND MULTI-PHASE NANOCOMPOSITE CERAMIC TOOLS AND CUTTING PERFORMANCE

An advanced ceramic cutting tool material Al2O3/TiC/TiN (LTN) is developed by incorporation and dispersion of micro-scale TiC particle and nano-scale TiN particle in alumina matrix. With the optimal dispersing and fabricating technology, this multi-scale and multi-phase nanocomposite ceramic tool material can get both higher flexural strength and fracture toughness than that of Al2O3/TiC (LT) ceramic tool material without nano-scale TiN particle, especially the fracture toughness can reach to 7.8 MPa·m0.5. The nano-scale TiN can lead to the grain fining effect and promote the sintering process to get a higher density. The coexisting transgranular and intergranular fracture mode induced by micro-scale TiC and nano-scale TiN, and the homogeneous and densified microstructure can result in a remarkable strengthening and toughening effect. The cutting performance and wear mechanisms of the advanced multi-scale and multi-phase nanocomposite ceramic cutting tool are researched.     

蜗线齿轮及其共轭齿轮的几何分析与仿真

蜗线齿轮是一种节曲线向径按余弦规律变化的新式齿轮。为了选择合适的切齿方案和切齿刀具,实现齿轮不同的数控加工方法,对该蜗线齿轮及其共轭齿轮进行理论分析和计算模拟。根据新式齿轮的节曲线曲率半径公式,给出节曲线凸凹性的判别式;由齿形法线在节曲线上的分布规律,用解析法建立齿形渐屈线方程;基于齿形上任一点的向径与节曲线向径的几何关系,由节曲线方程推导出了齿形方程。并由所建立的方程进行了蜗线齿轮及其共轭齿轮的渐屈线及齿形的图形仿真,为新式齿轮的开发应用提供了理论依据。应用该理论设计、加工的齿轮已用于生产实际,性能良好。     

载药纳米颗粒与血管支架自装配机理和方法

在综合分析微器件三维自装配研究成果的基础上,指出目前研究方法在纳米级微器件三维功能结构自装配中存在的问题,提出综合应用介电泳动、毛细作用和疏水性等微观作用力,实现载药纳米颗粒与血管支架的自装配,并对实现自装配所涉及的介电泳力和毛细力的控制机理和方法、载药纳米颗粒药物的选择和制作、裸支架本体结构的优化设计以及自装配实现工艺流程等关键技术进行了研究,给出了自装配的实现工艺平台以及相应的电场空间分布仿真结果。上述研究成果为最终研制纳米颗粒载药涂层支架提供了可行的方案。     

制造技术的历史回顾与面临的机遇和挑战

从社会发展、科学技术物化、工业支柱和制造系统等方面论述了制造技术的永恒性。从制造技术概念的扩展、制造技术的综合性、信息技术、工具、精密工程和纳米技术等方面分析了现代制造技术的特点。最后,从传统技术与高新技术关系、结合行业产品需要、创新、体制改革、现代制造技术发展方向、世界制造中心前景和人才培养等方面阐述了制造技术面临的机遇与挑战。     

QUANTITATIVE AND QUALITATIVE MODELS FOR FAULT DETECTION AND ISOLATION

This paper develops a unified view of model-based approaches for fault detection and isolation (FDI), taking as a guideline the different levels of the knowledge available about the monitored system. Two functions of the FDI process are distinguished, namely alarm generation and alarm interpretation. The numerical and the qualitative model-based approaches are discussed with respect to these two functions.