连续变截面板(TRB板)在汽车前纵梁中的应用及优化分析

汽车前纵梁结构设计不仅要满足整车布置和承载要求,还需满足耐撞性要求。为实现耐撞性和轻量化双重目标,在前纵梁结构中引入连续变截面板(TRB板),充分利用其材料特性,满足前纵梁结构的吸能与变形模式。分别对TRB板材和等厚板材结构件进行台车碰撞试验及有限元仿真分析;建立加速度和质量的多项式响应面模型,以最小加速度峰值为优化目标,对TRB板的薄壁梁尺寸参数进行优化设计。结果表明,相对于等厚板,TRB板材的薄壁梁结构变形量较小、加速度峰值较小,具有更好的耐撞性;优化后的薄壁梁质量减轻5.21%且加速度峰值减少1.63%,且响应面近似模型具有较好的预测精度。     

变截面S形薄壁梁的设计与耐撞性研究

为了提高汽车前纵梁结构(S形薄壁梁)的耐撞性能,引入变截面设计思想对S形薄壁梁进行研究。基于LS-DYNA有限元分析软件,在轴向动态冲击载荷下开展变截面S形梁数值仿真,研究横截面轴向变化率、横截面几何形状和加强筋对变截面S形梁的耐撞性影响。结果表明,变截面S形梁与等截面S形梁相比在结构吸能方面有较大提升,合理设计横截面轴向变化率、横截面几何形状和加强筋可以显著地提升结构的吸能效果,为汽车吸能部件的设计提供重要参考     

可变自身质量2.5～3.5 t的碰撞试验台车优化设计

针对普通台车质量始终固定不变的不足,设计了一款自身质量在2.5～3.5 t可变的桩基碰撞试验台车.将配重盒按照质心前后对称的方式安装,通过改变配重盒内质量块个数改变台车质量.以使碰撞立柱产生的应力最小化及台车质量与预期质量最一致为目标,以碰撞速度及撞击点偏移距离为噪声因素对台车进行优化设计.算例表明,文中的台车适于桩基碰撞试验.     

某型无人机回收冲击有限元分析及试验验证

基于有限元方法对某型无人机三种坠撞速度下机体冲击进行仿真,得到相应速度下机体所受加速度峰峰值。通过坠撞试验,将试验数据与冲击仿真结果进行比较,一致性较高,说明有限元模型能够表征真实机体动态特性。预测分析回收冲击响应,为下一阶段该型无人机回收冲击强度校核提供了可靠依据。     

基于C-IASI规程下台车侧面碰撞模拟试验方法研究

为了节约开发成本,减少实车碰撞试验次数,基于中国保险汽车安全指数(China Insurance Automotive Safety Index,C-IASI)中侧面碰撞试验规程,使用带有副台车的加速台车设备,通过主台车复现整车试验假人胸部中间肋骨位置对应车门内钣金Y方向加速度,副台车通过蜂窝铝调节复现车辆非被撞侧B柱Y方向加速度,以此实现台车侧碰模拟试验,并在某车型上进行验证。结果表明:SID-IIs假人躯干伤害与碰撞结果的接近度在90%以上,且仅一次即满足对标要求;基于加速台车和蜂窝铝调节开发的侧面台车试验方法,能够更好代替实车进行侧面约束系统开发试验。     

儿童乘员约束系统台车碰撞试验设计与研究

为满足GB 27887-2011规定的儿童乘员用约束系统动态性能试验的台车加速度区间要求,提出组合不同长度、壁厚、直径的圆形薄壁吸能管来实现台车碰撞试验波形的方法。采用LS-DYNA软件建立台车和吸能管的有限元模型,并通过该模型获得能复现法规要求的前后碰撞加速度区间的吸能管组合参数,经台车碰撞试验验证其有效性和精确性。对碰撞过程中Q6儿童假人头部和胸部动态响应进行了致伤机理分析,同时基于像素分析法提取了假人头部质心位置的运动轨迹,最后通过分析试验结果,对该新型儿童约束系统提出了改进意见。     

基于有限元的纯电动压缩式垃圾运输车侧护栏的轻量化设计

针对新设计的纯电动压缩式垃圾运输车侧护栏,即需要满足国家汽车质量监督检验中心的强制要求,还要满足纯电动汽车对轻量化的要求。首先分析《汽车及挂车侧面和后下部防护要求》对侧护栏的强制认证要求,类比已经试验验证的同类型钢质侧护栏,绘制三维模型并导入有限元分析软件,按照强制认证条件对其进行有限元分析并记录分析结果;然后参照钢质侧护栏绘制铝质侧护栏三维并导入有限元分析软件,按照强制认证条件对其进行有限元分析并记录分析结果,经对比分析发现铝合金材质的侧护栏也是满足国家强制认证要求的;最后委托国家汽车质量监督检验中心(襄阳)对其进行强制认证,发现铝质侧护栏也满足国家强制性认证标准,从而验证了基于有限元的纯电动压缩式垃圾运输车侧护栏的轻量化设计方法是可行性的。     

高速公路弯道缓冲护栏装置设计研究

针对现有《公路安全设施设计细则》的传统护栏缺失对高速公路弯道护栏的设计细则问题,对车—护栏系统在急弯路段、高速、大角度发生碰撞的防护性能进行了研究,采用有限元仿真的方法(基于Pro-E建模、Hyper-Mesh前处理、LS-DYNA仿真),模拟小车以速度分别为80 km/h、100 km/h,碰撞角度为25°碰撞A级传统波形梁护栏,提出了从车辆行驶轨迹、车辆质心加速度、系统能量以及车辆损伤形态4个方面来系统研究护栏在碰撞中的阻挡、缓冲及导向作用,并设计了一种新型柔性缓冲防护栏结构。仿真结果表明:A级传统波形护栏与立柱的夹角小于60°,且最大瞬时减速度大于20g,不能满足法规规定的碰撞防护要求;而新型柔性缓冲护栏能利用防撞圈来缓冲碰撞过程,并且其最大的变形仅为传统护栏的14%,动能转化为内能的比率下降40%,能引导车辆以一定车速回到原车道,防止二次事故。     

新型波形梁护栏端头的设计及其正面碰撞仿真分析

汽车与路侧护栏端头相撞是极其危险和复杂的事故。本文提出了一种新的波形梁护栏端头结构,利用PRO/E和ANSYS软件建立了波形梁护栏端头受冲击荷载作用的有限元模型,并对其进行了合理性的模拟仿真检验。研究结果表明：新的护栏端头结构具有较好的吸能效果和良好的可靠安全性,可吸收汽车-护栏碰撞过程中的大部分能量,在很大程度上避免了护栏端头插入车厢内部等严重情况的发生。     

泡沫铝结构改善汽车侧碰安全性研究

优秀的吸能结构设计是提高汽车碰撞安全性的一种重要途径,泡沫铝材料具有高比吸能和轻质的特点,适合用作汽车吸能结构元件。对泡沫铝材料与薄壁铝管组成复合结构的各因素变化对吸能和汽车抗撞性的影响规律进了研究,报告了汽车侧面碰撞关键结构中对提高汽车安全性的影响关系以及轻量化作用。进行了实例车型侧碰关键结构的高速冲击碰撞实验,以及有限元模型仿真计算,验证了泡沫铝复合结构大大提高汽车安全性的效果,达到降低侧碰关键结构的最大加速度和减少驾驶仓侵入量的目的。     

基于ANSYS的立柱动态特性分析与拓扑优化

以提高某型加工中心立柱的动态特性为目的,对立柱进行了有限元模态分析和谐响应分析,依据立柱的前5阶模态振型和固有频率及立柱的位移-频率响应曲线,对立柱的动态特性进行分析。运用ANSYS对立柱进行拓扑优化分析,依据分析得到的立柱结构材料最佳分布和立柱设计经验,改进原立柱结构,再将改进后的立柱进行有限元分析验证。结果表明:立柱前5阶模态固有频率提高,位移-频率响应峰值减小,立柱的动态特性得到显著改善。     

新型高速公路中央分隔带护栏的设计与研究

简要回顾高速公路护栏的发展现状,结合中央分隔带护栏的设计原则和要求,致力于提高护栏的整体性能,设计出一种新型中央分隔带护栏。采用大型有限元软件ANSYS,通过对新型护栏施加相当于汽车碰撞时产生的冲击力大小的载荷,观察求解结果,分析检验护栏的强度。最后展望未来研究方向。     

海底隧道新型顶模模板台车结构设计及应用研究

根据某海底隧道工程的施工情况,设计一种新型的模板台车来满足其施工要求。文中重点介绍了台车各部分的结构组成、施工流程、工艺要点和实际应用效果,并对整个结构进行了有限元分析保证其可靠性。综合分析表明,此新型台车结构简单,模块化设计组装快捷,操作方便,施工效果好且可做到轻量化,能为以后的台车设计提供参考。     

基于逐步回归模型的汽车碰撞安全性多目标优化

汽车结构的耐撞性及碰撞吸能优化是现代汽车工业的重要研究内容。面对传统优化方法难以找到汽车结构耐撞性问题多目标参数最优解的难题,在汽车结构碰撞安全性问题的研究中,结合试验设计、响应表面模型和有限元仿真程序提出一种基于逐步回归模型的多目标优化设计方法。利用该方法对以汽车前端结构的加强件作为设计变量,以整车质量、脚踏板在碰撞过程中的侵入量和整车碰撞加速度积分值作为目标函数的汽车100%正面碰撞以及40%正面偏置碰撞的多目标优化问题进行仿真优化研究,结果表明该方法对于汽车结构碰撞安全性的优化具有明显的效果。     

不同构型梁-缘结构抗鸟撞性能分析

在传统梁-缘结构的基础上,结合前缘的结构形态及其功能型要求,提出了两种斜板保护形式的梁-缘结构。利用三维有限元模型对质量相等的不同构型梁-缘结构进行了鸟撞数值分析。通过比较鸟撞后结构关键部位各时刻的应变、位移等发现:斜板保护形式的梁-缘结构表现出良好的抗鸟撞性能。数值模拟结果为今后设计新构型抗鸟撞击结构部件提供了参考依据。     

纯电动汽车尾部耐撞性优化设计

针对纯电动汽车尾部耐撞性要求,采用结构拓扑优化和正交试验设计相结合的方法,以国内某款纯电动汽车为实例,通过建立车尾拓扑优化模型,有限元模型,尺寸优化模型,在满足碰撞安全性法规前提下,以实现最优整车加速度和汽车尾部吸能区吸能量为两个优化目标,对纯电动汽车尾部进行优化设计,最终得出合理的优化构型,实现对电动汽车尾部耐撞性的优化设计。     

新型全钢扣件抗滑性能有限元分析与试验研究

在参考传统铸铁扣件结构的基础上设计了一款新型全钢扣件。对传统铸铁扣件和新型全钢扣件进行了有限元分析,结果表明新型全钢扣件的抗滑性能优于传统铸铁扣件。对新型全钢扣件进行了试验研究,并与传统铸铁扣件试验结果进行了对比,同样表明新型全钢扣件的抗滑性能优于传统铸铁扣件。最后在有限元计算结果与试验对比分析的基础上,提出扣件的抗滑修正系数μ,可以通过模拟更好的计算出扣件的实际滑行位移,为施工中的脚手架可能产生的滑移计算提供了科学依据,并为脚手架扣件的设计提供了新思路。     

标准双立柱堆垛机的轻量化与系列化研究

随着物流行业的高速发展,标准双立柱堆垛机的需求越来越大。针对目前大部分在用标准双立柱堆垛机立柱重力较大、经济性低的缺点,以DSZ1J1-1标准双立柱堆垛机为对象,进行轻量化与系列化研究。应用SolidWork软件对标准双立柱堆垛机的整机三维模型进行必要的简化,应用ANSYS Workbench软件建立有限元模型,选取最危险工况对模型进行有限元仿真。基于仿真结果,通过改变立柱截面尺寸,达到轻量化的目的。同时对立柱高度进行系列化设计,得到标准双立柱堆垛机在不同立柱截面尺寸、不同立柱高度时的立柱挠度,为生产设计提供参考。搭建生产场景试验平台,对DSZ1J1-18标准双立柱堆垛机进行立柱挠度测试,将有限元仿真结果与试验结果进行对比,确认立柱挠度最大的位置,并且验证有限元仿真的可靠性。     

不同冲击条件对机身结构适坠性的影响

针对某型飞机FS380到FS500确定机身段,研究了不同冲击条件对机身结构动态响应特性的影响。建立了机身试验段的等比简化有限元模型。分析了0滚转角、带有10°左滚转角以及带有纵向加速度的情况下,垂直坠撞速度v=9.133 m/s时的冲击特性。对比分析了各种情况下机身框段的变形情况和座椅位置处的加速度-时间历程曲线。结果表明:冲击条件的改变会对机身结构的变形以及座椅处加速度的变化产生影响:左滚转角的出现会改变机身的变形量以及峰值加速度的出现时间,纵向冲击的加入会增加地板的变形量但会有限地减小座椅处的峰值加速度,采用合适的应急着陆方式能提高飞机的耐坠毁性能。     

双立柱式堆垛机结构分析

现代堆垛机正朝着多样化、高速化和高层化的趋势发展。为了适应这种发展趋势,堆垛机越来越多采用双立柱结构形式。文中通过对一种双立柱式堆垛机结构进行传统力学计算研究与有限元分析以及对试验数据进行分析对比,探索了一种双立柱式堆垛机的结构分析方法,为双立柱堆垛机的设计提供了参考。