汽车前纵梁正面碰撞仿真及其优化研究

前纵梁是汽车前碰撞中的主要吸能部件,其吸能特性和变形模式决定着碰撞过程中车身加速度响应和力的传递路径,对汽车结构耐撞性有显著影响。为了分析研究前纵梁的变形模式和吸能效果,应用HYPERMESH/LS-DYNA建立了有限元模型,进行了正面碰撞试验的数值仿真,结果显示,与试验结果基本一致。根据仿真结果,对前纵梁进行多目标优化,再根据优化结果对前纵梁进行结构改进设计。通过仿真验证,改善了前纵梁变形模式,提高了其吸能能力,验证了优化方案的可行性。     

多胞方管吸能特性仿真与响应面优化分析

为提高薄壁结构的吸能特性,应用非线性有限元法和响应面法优化分析晶胞数目、薄壁管长度和壁厚对比吸能的影响,对优化后的五晶胞管采用孔洞缺陷的方法降低初始峰值载荷,分析得出:多晶胞方管的比吸能优于薄壁方管,且初始峰值载荷和比吸能也随着提高;优化后的五晶胞管比吸能为26.77 kJ/kg,比之前提高15.6%;用孔洞缺陷的方法使优化后的五晶胞管初始峰值载荷降低14.6%。表明:通过响应面优化,孔洞缺陷设计出的五晶胞管具有良好的吸能特性。     

闭口帽型薄壁梁压溃历程的精确仿真

应用数值仿真方法对车辆抵抗碰撞的典型构件进行了压溃历程研究。对比试验数据,分析了4个关键因素对变形模式和仿真精度的影响,得到闭口单帽型薄壁梁获得稳定压溃模式的参数控制方法。提出了车架前端耐撞构件兼顾吸能最大化与吸能平顺化的两步设计法。     

基于RBF近似模型的汽车前部部件耐撞性优化

为提高车身的安全性,采用Isight与Ls-dyna集成优化平台对汽车前部吸能部件进行研究,以保险杠横梁前后板、吸能盒内外板、前纵梁内外板及其加强板7个板的厚度作为设计变量,运用优化拉丁超立方设计方法进行试验设计,建立起了径向基函数神经网络模型,运用遗传算法对其进行优化,最终达到提高车身前部耐撞性的目的。     

基于二次响应面模型前保险杠低速碰撞优化设计

以某款车型的前保险杆为研究对象,在保持前保险杠结构不变的情况下,改变横梁和吸能盒的厚度值。以入侵量、横梁和保险杠总质量为优化目标,采用优化拉丁超立方进行抽样,建立高拟合精度的二次响应面近似模型。通过非支配排序遗传算法得出最终优化方案与仿真值相近。研究表明,此优化方案增强前保险杠耐撞性的同时实现了轻量化。     

拖拉机液压机械无级变速器箱体的轻量化设计

以一款拖拉机液压机械无级变速器箱体为研究对象,提出了基于折衷规划多目标拓扑优化方法的箱体轻量化设计方案,同时考虑固有频率和箱体刚度对箱体进行轻量化设计。基于优化结果对变速器箱体进行详细设计,通过在轴承座孔上施加加强筋,降低该区域的最大集中应力值,以达到兼顾箱体轴承座结构刚度强度和减轻箱体质量的目的。研究结果表明:优化后的变速器箱体质量为243. 4kg,较初始箱体质量418. 2kg降低了41%;优化后箱体的最大位移为0. 158 mm,较初始设计箱体的最大位移0. 219 mm降低了23%。     

多边形截面薄壁锥管吸能特性影响参数研究

薄壁结构具有良好的吸能性能被广泛关注。以薄壁锥管为对象,对比分析了多变形截面锥管与传统四边形截面锥管的吸能性能,结果表明多边形截面锥管相较于传统截面锥管具有更优的吸能性能。采用正交试验法研究了薄壁锥管设计参数对其吸能特性的影响程度,并对结果进行有限元验证。研究表明,合理设计薄壁锥管锥角角度可以有效降低结构压溃过程中的初始峰值力,同时不影响结构的吸能能力。     

汽车保险杠的非线形有限元分析

应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行了轿车保险杠碰撞数值模拟仿真,得到了速度、加速度、碰撞力等参数的响应曲线。经过试验验证,分析结果可以作为轿车保险杠结构设计改进的参考依据,设计改进后的缓冲吸能式保险杠具有较好的吸能特性和耐撞性能。     

基于响应面的前纵梁柔性焊装夹具优化设计

前纵梁由薄板冲压件焊接而成,具有薄板冲压件的易变形性和制造误差特性。提出一种基于响应面与3DCS仿真分析相结合的汽车前纵梁柔性焊装夹具定位点布置方案设计的方法。对某汽车前纵梁装配过程进行偏差仿真分析,建立能够反映装配偏差源与装配偏差关系的仿真模型。结合汽车前纵梁结构特性以定位点横坐标为设计变量,通过响应面法中Box-Behnken Design(BBD)实验设计方法设计出试验样本方案。利用3DCS偏差分析软件建立某汽车前纵梁柔性装配偏差仿真模型,仿真分析得到装配偏差值,以关键测点偏差的6σ值的均方根作为系统响应,构建响应面代理模型。最后,用Design-Expert软件优化出让装配偏差最小的最优布置方案。     

小麦脱皮机转子预弯工艺及优化设计

小麦脱皮机转子是小麦脱皮机的核心结构,脱皮机转子在运转时会受到离心载荷的作用,进而引起转子纵梁的变形。文中通过对转子模型的有限元分析,对转子在高转速工况下的离心变形及应力分布进行研究,分析结果表明在沿纵梁长度1/2处转子纵梁的变形量最大,其应力值在安全范围内。采用灵敏度分析方法及响应面优化理论,对转子纵梁通过预弯施加变形补偿。通过优化补偿,当控制节点P1,P4,P5,P6,P9分别取205.56 mm,210.52 mm,208.21 mm,203.48 mm,209.67 mm时,转子纵梁在受载后的平直度最佳。转子在离心载荷作用下的纵梁沿轴向的平直度同未补偿的纵梁比较最大提高84%,仿真结果验证该方法能有效地抑制转子纵梁在离心载荷下的变形,从而提高脱皮机转子工作的可靠性与稳定性。     

挤压速度对Al-Mg-Si合金压溃性能的影响

【目的】铝合金吸能盒作为汽车防撞梁的关键部件,其压溃性能是产品重要的衡量指标,而挤压速度也是挤压工艺的重要参数,因此研究挤压速度对铝合金压溃性能的影响具有重要意义。【方法】课题组以6063铝合金为试验材料,重点研究了挤压速度对Al-Mg-Si吸能盒型材力学性能、布氏硬度、电导率、微观组织和压溃性能的影响。【结果】1）挤压速度越快,合金拉伸后屈服强度、抗拉强度和硬度越高,而延伸率逐渐下降,但电导率变化并不明显;2）型材挤压后均呈现粗晶层,随着挤压速度增加,再结晶晶粒逐步向型材内部扩散,这与变形金属和模具间摩擦力密切相关;3）挤压速度越快,经70%压溃试验后裂纹数量和尺寸越明显,这与型材再结晶程度相关,当挤压速度为3 mm/s时其压溃性能最好。     

基于模态对标的制动鼓优化设计

针对国产制动鼓刹车时存在啸叫的问题,参考进口制动鼓材料特性,基于响应面法对制动鼓固有频率进行优化。首先对制动鼓进行有限元模态分析以及实验模态分析。在此基础上,通过中心组合设计试验方法采样,结合最小二乘法构建制动鼓的前五阶响应面近似模型。采用活动域优化法对材料参数进行优化,并以使前五阶仿真固有频率与试验模态固有频率的相对偏差最小为优化目标,以灰口铸铁的弹性模量和泊松比为变量,以其常用取值为约束条件。相比于初始设计,优化设计后的前五阶固有频率偏差百分比总和由10.82%降至1.01%,显著提高国产化制动鼓与进口制动鼓的模态特性吻合程度。     

基于拓扑优化的变速箱壳体轻量化设计

针对某丘陵山区小型联合收割机变速箱轻量化问题,对变速箱壳体进行结构优化设计。以变速箱壳体的柔顺度最小为目标函数,应用变密度法进行变速箱拓扑优化,去除部分多余材料,并进行了加强筋设计;基于响应面法建立变速箱壳体结构尺寸多目标优化模型,发现箱体壁厚和加强筋2宽度对变速箱壳体强度、刚度影响较大,再应用综合指数评价法得到壳体结构尺寸参数的最优解;最后,进行优化前后对比分析。结果表明:优化后壳体质量减少了17.1%,强度和刚度还有所提高。     

山东常林集团

JYZ-21型沼气出料机性能指标:整机外廓尺寸3170×1 650×1 980mm;结构质量914 kg;轮距1 420mm;最小离地间隙280mm;液罐容积2.2m~3;工作容积2.1m~3;清水吸满罐时间≤5min;清水排放时间≤4min;最大有效吸程≥3m;罐体长2350mm;罐体为椭圆外形;机组挂车罐部分空载质     

传递函数在货车车架模态分析中的应用

通过对货车车架模态和传递函数分析,验证了传递函数在反应结构固有动态特性方面与固有频率和振型有着类似的作用。当激励力方向与车架振型方向一致时,传递函数会在对应的固有频率附近产生峰值。通过计算车架横梁发动机位置到车架纵梁上6个点的传递函数,预测发动机激励对装载货物的影响。对优化后的车架重新进行传递函数计算,相同响应点的振动幅值下降12%,保障了车厢易碎货物安全。同时表明,可以利用传递函数对车架结构进行振动预测。     

高地隙自走式喷雾机多模式液压转向系统设计与试验

为提高高地隙喷雾机的机动性能和作业效率、减少压苗损伤,设计了基于PID控制算法的多模式液压转向系统。采用AMESim软件建立了机械-液压系统耦合模型,采用序列二次组合优化算法确定PID参数的最佳组合,并对不同负载力和负载质量下的系统控制精度进行仿真。仿真结果表明:当比例系数为19.087、积分时间常数为2.008、微分时间常数为0.032时,系统误差最小;前后液压缸负载力差值或负载质量变大,位移误差随之增大,最大误差为-2.18 mm,PID控制算法和压力补偿系统确保了变载荷下系统的控制精度。研制了多模式液压转向系统,进行了坡地和田间转向试验,田间试验时,前后轮转向液压缸之间平均位移误差为4.07 mm,最大误差为-17.59 mm;在坡度15°的路面上,前、后轮转向液压缸之间的平均位移误差为4.89 mm,最大误差为21.34 mm;在前轮转向和四轮转向模式下,不同外前轮转向角田间转向半径的实测值略均大于理论值,误差率均小于4.0%。试验结果验证了所设计的转向系统具有较高的控制精度和稳定性。     

汽车吸能盒的结构设计与优化

以总吸能量、峰值载荷、压缩位移为评价指标,构建以截面形状为正六边形的铝合金吸能盒模型,在吸能盒内腔加焊加强肋板,考虑其布置形式对吸能特性的影响,通过仿真分析,得到综合特性较优的方案。仿生节可以提高禾本植物茎的机械强度。将这一思想应用到吸能盒结构的二次设计,研究其对吸能盒特性的影响。在吸能量和压缩位移基本不变的情况下,峰值载荷在较优方案的基础上降低16.7%,使其碰撞变形模式更加合理,进一步使吸能盒的吸能特性更满足实际工程需要。     

花生捡拾收获机三风系风选系统流场数值模拟与试验

受复杂作业环境影响,轴流式花生捡拾收获机的风选过程存在风选损失率高、含杂率高等问题,通过开展不同条件下的数值仿真试验,分析了4种颗粒的速度、位移及轨迹变化情况,确立了由横流风机、主离心风机、副离心风机组配的三风系风选系统的工作参数及其范围,并基于Box-Behnken的中心组合设计理论,以横流风机转速、吸秧高度、吸杂高度三因素作为影响因子,开展响应面试验研究,分析各因素对风选损失率和含杂率的影响并对影响因素进行优化。试验结果表明：风选损失率影响由大到小为吸杂高度、横流风机转速、吸秧高度;含杂率影响由大到小为横流风机转速、吸杂高度、吸秧高度,求解的最优参数组合为：横流风机转速1508r/min、吸秧高度181mm、吸杂高度211mm,对应的风选损失率为1.52%、含杂率为1.01%,比优化前分别降低了1.42、1.26个百分点。     

名企名品

主要技术参数：WP6T180E22型发动机，功率为132．5kW，（40F＋40R）挡，德国博世力乐电液控制提升系统，电控多片盘式离合器，标定转速为2200r／min，外形尺寸为5345mm×2320mm×3170mm，轴距为2880mm，最小使用质量为5900kg。     

结构面倾角对岩块力学特性影响的离散元模拟

结构面的存在对岩块力学性质具有弱化作用,为揭示硬岩岩样单结构面倾角α大小对其力学性质影响的变化规律,同时检验Jaeger单结构面理论模型的可靠性,基于PFC2D建立了完整岩样及α分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°的双轴模型进行试验。研究表明:1α介于45°~75°时,试样沿结构面滑动,其余均为贯穿结构面的剪切破坏,围压增大使α=75°试样的破坏模式向贯穿结构面剪切发展;2α=60°时,位移场与完整岩样存在明显差别,其破坏模式不受围压影响;3试样微裂纹主要由切向黏结破坏引起,当强度超过峰值后法向黏结破坏逐渐增加,相同围压下贯穿结构面破坏引起的微裂纹数比沿结构面滑动的多;4结构面倾角和围压对试样峰值强度、轴向等效弹性模量和峰值前应变具有明显影响,理论的结构面倾角阈值并不明显存在。