基于薄壁梁压溃理论的商用车被动安全性提升研究

为使某企业商用车被动安全性提升到欧盟ECE R29-03标准,进行基于薄壁梁压溃理论的碰撞性能仿真及优化研究。首先,建立正面摆锤碰撞驾驶室虚拟试验模型,并以国内《商用车驾驶室乘员保护》标准对驾驶室进行正面摆锤撞击仿真试验,对比实车试验以验证驾驶室虚拟试验模型的准确性。其次,基于矩形截面薄壁梁纵向压溃理论,推导多直角截面薄壁梁纵向压溃吸能理论表达式。然后,依据碰撞中驾驶室地板纵梁压溃反力随时间变化曲线,提出一种基于多直角薄壁梁纵向压溃理论的双帽型结构吸能器,进而进行吸能器参数的优化设计。最后,在欧盟ECE R29-03标准的试验工况下进行正面摆锤撞击仿真验证新型吸能器结构的有效性,提升了商用车被动安全性,为改进平头商用车被动安全性提供理论基础。     

钻头几何参数对CFRP/Ti加工轴向力的影响

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)与钛合金组成的叠层构件被广泛应用于航空航天领域,CFRP/Ti叠层材料的制孔加工一直是航空领域的热门话题。在使用机器人对飞机上的大型CFRP/Ti叠层构件进行制孔加工时,应在加工过程中尽量保持较小的轴向力。因此,为了研究钻头几何参数对CFRP/Ti叠层材料加工轴向力的影响,采用不同几何参数的无涂层硬质合金麻花钻对CFRP/Ti叠层材料进行钻削试验。结果表明,对CFRP/Ti叠层材料加工轴向力的影响顺序由大到小依次为横刃>顶角>螺旋角;当钻头的几何参数为顶角119°,螺旋角19°,横刃长0.3mm时,加工轴向力最小,制孔质量更好。     

轴压薄壁圆筒临界力的计算

本文首先对轴压薄壁圆筒作出简单的力及其变形分析。然后从微单元体静力平衡,推导出关于筒壁径向位移的微分方程。应用圣维南原理以及力边界条件,确定求解微分方程中的4个积分常数。于是我们得出筒壁径向位移的挠度方程。再利用出现在挠度方程中的不定型式,我们可以找出计算临界力的公式。最后对这一算式的实际可用性作了说明。     

厚壁圆筒在内压和轴向力复合载荷作用下的极限载荷

基于理想弹塑性材料假设和Von—Mises屈服准则,考虑厚壁圆筒三向应力分布的不均匀性以及圆筒的几何特性,推导给出了厚壁圆筒在内压和轴向力共同作用下的极限载荷表达式。文中的理论解与前人的解比较结果表明,文中的解比现有解精确,用于薄壁圆筒时,其解与现有的薄壁解一致。     

Timoshenko模型轴向运动梁的横向振动特性分析

通过对梁微单元体的受力分析,导出Timoshenko模型的轴向运动梁横向振动的运动方程, 并利用复模态分析方法及半解析半数值方法, 研究两端铰支条件下轴向运动梁横向振动的振动模态及固有频率.文中还讨论运动梁前两阶固有频率随轴向运动速度变化的情况.最后利用数值算例对Timoshenko梁、Euler梁、Rayleigh梁及剪切梁的固有频率进行比较, 分析转动惯量及剪切变形的影响.     

不同截面形状薄壁梁的轴向吸能特性研究

以汽车前纵梁结构为研究对象,运用数字模拟仿真和动态试验相结合的方法研究了截面形状对薄壁梁吸能特性的影响。首先在引入平均压溃载荷理论公式基础上,对影响平均压溃载荷的参数特性进行了分析,然后利用HYPERMESH/LS-DYNA非线性有限元软件对不同截面形状薄壁梁的吸能特性进行碰撞仿真模拟和计算,最后通过落锤试验对模拟仿真结果进行对比分析,验证了各截面参数变化对薄壁梁吸能特性的影响。结果表明:通过增加截面折叠单元(SFE)数目、增加相邻边夹角等措施能够有效提高薄壁梁的吸能特性,使变形模式更加稳定、规则。     

基于行波法分析轴向受力智能梁振动特性

应用行波法分析轴向受力的智能梁的横向振动特性。利用等效弹性模量理论,将表面对称分布压电材料的智能梁等效为非均质变截面梁。基于Timoshenko梁理论,将边界和变截面处理为间断节点模型,用该模型分析振动波在结构中的传播、反射和透射,并且给出行波在轴向受力梁中间断节点处的透射和反射矩阵。通过数值计算,给出受轴向力智能梁的动态特性。研究结果表明,行波法分析可用于精确计算轴向受力的智能梁的横向振动特性。     

碳纤维增强环氧树脂基复合材料圆管轴向压溃分层失效仿真

为了模拟单向碳纤维增强复合材料圆管的压溃失效形式及吸能特性,对圆管进行轴向压溃试验,获得圆管的压溃失效形式及压溃载荷-位移曲线。采用单层壳单元模型进行压溃仿真,确定MAT54材料模型中非试验可测量参数。建立多层壳单元模型,基于Tiebreak接触模拟分层失效,研究网格划分尺寸及壳单元层数对压溃失效形式的影响,通过与试验结果对比验证所建立模型的准确性。研究表明参数YCFAC和SOFT影响压溃载荷-位移曲线的峰值载荷和平均压溃载荷。网格尺寸和壳单元层数影响圆管的失效形式,网格尺寸越小,分层失效和基体开裂现象越明显。随着壳单元层数增加,初始峰值载荷呈递减趋势,所需计算时间呈指数型增长趋势。综合考虑计算成本和预测准确性,采用4层壳单元模型能够准确预测碳纤维圆管的轴向压溃性能和分层失效。     

轴向载荷下帽形梁截面设计方法

在理想折叠单元（super-folding element,SFE）的基础上建立了焊接单元,分析了帽形梁在压溃变形中出现焊点撕裂、焊边内陷等失效现象的原因。提出了针对性的改善方法,并通过试验验证了各参数变化对纵梁吸能特性的影响。结果表明：通过增加截面SFE数目、增加焊接边长度、改变焊接边相邻两边的角度等措施能有效改善帽形梁的失效现象,提高薄壁梁的吸能水平。     

铝合金薄壁件侧壁铣削力模型理论分析

在分析现有文献有关铣削加工力学模型的基础上,对各模型的优缺点进行了评价,并针对铝合金LY12CZ材料在特定切削条件下,以加工薄壁板为例,进行了力学数值比较。提出力学模型的应用范围,为实际切削加工中切削参数的优化选取提供理论依据。     

轴向放置轴向磁化的多个永磁环轴承轴向磁力研究

为了解决轴向磁化永磁轴承磁力偏小的问题,该文设计了能充分利用磁能、具有更大轴向磁力的轴向放置轴向磁化的多个永磁环轴承新结构。基于分析磁环气隙磁导及稀土永磁材料特性,结合磁通连续原理和线性叠加原理,用虚位移法对气隙磁能求偏导,得到了该型永磁轴承轴向磁力解析模型。模型表明:轴向放置轴向磁化的多个永磁环轴承轴向磁力与磁环剩磁感应强度的平方成正比;轴向磁力随磁环的径向宽度、平均直径、磁环数及磁路总磁导的增大而增大,随磁环轴向平均间隙、径向平均间隙增大而减小。在一定轴向尺寸内,单个永磁环磁化方向的长度小,则磁环数增多,轴向磁力增大。经验证,模型计算值和实验值基本吻合。     

核二级高压安全注射泵轴向力平衡的试验研究

通过理论计算的方法得到高压安全注射泵在设计点的轴向力,用轴向力测定装置实时测量泵组启动瞬态及不同运行工况下轴向力的数值,获得了高压安全注射泵启停轴向力特性和变流量轴向力特性,用以验证轴向力的计算结果,并为高压安全注射泵推力轴承系统的设计提供第一手数据,以确保轴向力平衡机构安全可靠运行。     

基于轴向位置的振动钻削切削力计算

轴向振动钻削提高了难加工材料的加工性能,但是至今还没有一套成熟的理论体系,能系统说明振动过程机理,对切削力的公式也没有形成一致的观点和方法。本文通过对轴向振动钻削工艺参数分析的基础上,对实际钻削加工区段分两部分进行计算,并利用轴向位置方法,建立了一套可以针对不同材料加工要求的瞬时切削力与各参数的关系模型。     

基于电磁超声技术的高强度螺栓轴力测量仪

基于电磁超声技术,研制了一款手持式高强度螺栓轴力测量仪,具有非接触、无需打磨、无需耦合剂和实时测量的特点.设计了可同时激发横波和纵波的电磁超声探头,实现了双波法轴力测量,能够解决在役螺栓长度未知的问题;设计了基于FP GA的高频大功率脉冲发射模块和低噪声信号调理模块,实现了电磁超声探头的激励与超声信号的接收;设计了基于...     

基于混合算法的薄壁件铣削加工工艺参数优化

结合神经网络法和遗传算法的优点,提出了一种以倒传递神经网络法为基础的加工工艺参数优化方法,对薄壁件铣削加工工艺参数进行优化。将田口实验所得数据经倒传递神经网络进行训练与测试,来建立薄壁件铣削加工的信噪比预测器,并通过最大化信噪比,将铣削过程变异降至最低,进而找出最佳加工工艺参数组合。通过数值模拟与加工实验,验证了所提方法在薄壁件铣削加工工艺参数优化中的有效性。     

基于初始缺陷敏感性的轴压薄壁圆柱壳屈曲分析研究进展

屈曲是轴压薄壁圆柱壳结构最主要的失效模式之一。围绕轴压下薄壁圆柱壳结构的承载能力对初始缺陷具有高度敏感性这一问题,系统回顾半个多世纪以来国内外学者在考虑初始缺陷对轴压薄壁圆柱壳屈曲临界载荷影响方面所做的理论、试验以及数值模拟等工作。研究表明,目前已形成了两类等效考虑初始缺陷影响的方法,即：基于数值模拟的确定性分析方法和基于概率统计的不确定性分析方法。其中,前者主要针对初始几何缺陷,而后者则还包括非传统初始缺陷,如材料、厚度及加载缺陷等。两类方法在开展轴压薄壁圆柱壳屈曲载荷预测和设计方面各具特点和优势,相较于试验结果,多点扰动载荷法和单边界扰动法的预测精度最高,两者均能达到90%以上的预测精度且同时具有一定的安全裕度。最后展望未来基于初始缺陷敏感性的轴压薄壁圆柱壳屈曲研究方向和亟待开展的研究工作,为相关研究的开展提供了一定的参考和指导。     

复合轴向力加载装置设计与力控制

为满足航空发动机主轴承试验对轴承精确稳定轴向载荷的需求,分析了复合作用于试验轴系的预压紧弹簧力和液压力的设计原理,设计了具有内置微型力传感器的复合轴向力加载装置,基于抗扰控制理论设计扩张状态观测器对反馈信息进行观测,并结合非线性PID控制器制定复合轴向力控制策略.在航空发动机主轴承双转子试验机上开展应用,试验结果表明:...     

钻削GH4169高温合金薄壁件钻削力仿真研究

GH4169高温合金的薄壁钻孔与厚壁钻孔相比有特殊性,运用ABAQUS软件进行钻削GH4169高温合金薄壁件的仿真,研究钻削加工过程中钻削参数和工件厚度对钻削力的影响规律及变化特征,分析应力的分布规律。结果表明:钻削初期,横刃的挤压和主切削刃切削长度的增加使钻削力和扭矩增大;稳定钻削阶段,横刃切出后,主切削刃切削长度不变切削直径增加,钻削力和扭矩稳定增加;钻削后期,副切削刃参与切削,主切削刃切削长度减小,轴向钻削力和扭矩减小,但副刃与孔壁的挤压摩擦,曲线波动较大;钻削速度、进给量及工件厚度的增加都会导致轴向钻削力和扭矩的增加;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。     

对称布置型多级煤水泵的轴向力分析及结构改进

分析了对称布置型多级煤水泵轴向力产生的原因,给出了轴向力的计算公式,提出了平衡轴向力的措施－将首级叶轮（如级数多,则为低压侧末级叶轮）后盖板进行部分切削。采用上述措施的,多级离心泵的大修寿命提高５倍,推力轴承不再损坏。