汽车吸能盒的结构改进与仿真分析

为了提高汽车的被动安全,并实现轻量化设计,基于LS-DYNA和HyperWorks软件建立了吸能盒的仿真模型,并进行了模拟仿真。首先分析了相同尺寸的钢制和铝制两种材料吸能盒的吸能特性,然后在材料成本相同时,对吸能盒的壳体结构进行改进,最后将仿真结果与理论结果进行对比。分析结果可知:在碰撞工况相同时,铝制吸能盒的比吸能是钢制吸能盒的2.8倍,同时重量减轻63%。对铝制吸能盒内壁结构进行改进,得到了一种综合指标较好的“目”字形吸能盒结构。     

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。     

基于ABAQUS的复合材料垂直轴潮流能叶片有限元建模与分析

为了探究复合材料铺层结构对潮流能叶片力学结构特性的影响,选择纤维增强复合材料进行潮流能叶片的设计研究,旨在设计出结构性能更加优越的潮流能复合材料叶片.为潮流能叶片设计了2种不同形式的复合材料铺层结构方案,一种方案叶片前缘铺层纤维不连续,另一种方案保证叶片前缘的铺层纤维连续;并利用ABAQUS软件建立其有限元模型,分别对潮流能叶片在额定流速工况和极限流速工况下2种铺层结构方案叶片的力学结构特性进行数值模拟仿真分析,探究2种铺层方案对叶片结构性能的影响.结果表明,叶片前缘铺层纤维的连续性可以提高叶片前缘的抗冲击性,从而有效地避免工作中叶片前缘铺层失效的情况,而且可以显著提高复合材料叶片的强度和刚度.研究成果可为以后潮流能叶片及同类型复合材料叶片的研制提供技术参考.     

保险杠吸能盒轻量化设计

在汽车发生低速碰撞时,保险杠吸能盒通过褶皱变形,从而有效吸收碰撞能量,以此减小乘员受到的伤害和保护车辆。首先以现有保险杠吸能盒尺寸为依据,然后利用正交试验法,以碰撞过程中最大的加速度为考核指标,对吸能盒截面进行尺寸优化。最后,对正交试验优化前后的吸能盒进行多工况有限元仿真分析,仿真结果表明:通过优化后的吸能盒较优化前缓冲性能更优,能更好地保护乘员安全。     

碳纤维复合材料超声脉冲反射信号频域建模

对碳纤维复合材料(CFRP)层板超声脉冲反射信号频域进行研究,首先分析了CFRP层板中纤维层和树脂层的声波反射系数频域特征,结果表明,正常纤维层和树脂层、含孔隙纤维层和厚树脂层对反射系数有不同的影响。在此基础上建立了CFRP层板超声脉冲反射信号频域模型,反射信号频谱由正常纤维/树脂层频响、含孔隙纤维层频响、厚树脂层频响、探头频响以及噪声信号频响组成。使用该模型对含孔隙和无孔隙CFRP层板分别进行数值模拟,得到的频谱和对应CFRP层板实验信号频谱相比,两者主要频率成分具有一致性。     

基于OptiStruct的汽车中央通道加强板优化设计

将碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)应用于汽车中央通道加强板,以原金属模型刚度分析的位移结果作为约束条件,使用OptiStruct求解器对复合材料中央通道层合板的铺层厚度进行优化。首先采用自由尺寸优化方法对中通道加强板进行优化设计,获得中通道加强板设计空间的初始样本,从而确定不等厚的铺层设计方案。结构优化中以复合材料的层合板质量为优化目标,以金属结构在轴向压缩、轴向拉伸、侧向弯曲、垂向弯曲、扭转工况等条件下产生的位移量为约束,得到复合材料层合板的铺层优化结果,再通过比对金属材料结构与优化后复合材料层合板结构的刚度和强度,验证优化分析结果满足设计要求。     

复合纤维铺层角度对风力机叶片结构性能的影响

复合纤维风力机叶片的结构复杂,为了优化铺层方案,研究了铺层参数对复合纤维风力机叶片静态结构性能的影响。以某1.5MW风力机叶片为研究对象,通过改变铺层角度参数表明:叶片在铺层角度45°时,采用恰当的铺设方案,将大大提高风力机叶片的静态强度。     

基于40%偏置碰撞的车身结构优化

基于C-NCAP的正面40%重叠可变形壁障碰撞试验,针对某纯电动SUV进行整车碰撞仿真试验。从改善车身前端吸能结构、提升乘员舱刚度的角度出发,以乘员舱侵入量、B柱加速度为碰撞安全性能评价指标,对车身进行结构优化。优化后的仿真结果显示,前纵梁和A柱变形形式趋于良好,高压线束未受到挤压,各评价指标基本满足优化目标的要求,优化方案能够显著提升碰撞安全性能,为偏置碰撞工况下的车身设计提供了参考。     

喉部结构对文丘里施肥器性能影响的数值研究

采用CFD数值模拟方法研究吸肥口角度和喉管长径比两个主要参数对文丘里施肥器吸肥性能的影响,利用Fluent软件,针对吸肥口角度(75°、90°、105°、120°和135°)和喉管长径比(1.5、2.0和2.5)的15种组合方案,仿真分析了其对吸肥性能的影响结果表明:当吸肥口角度为135°且喉管长径比为1.5时,其肥液浓度和吸肥效率分别比吸肥口角度为75°且喉管长径比为2.5时提高了110%和90%;两个参数对吸肥性能均有显著影响,其中吸肥口角度对吸肥性能的影响明显大于喉管长径比。     

有限元技术应用于碳纤维复合材料切削加工研究现状

近些年来碳纤维复合材料(CFRP)因其优良的力学性能而被广泛地用在各个行业中,如航空航天、医学、民用等。但是CFRP在发展过程中遇到的最大问题就是难加工,由于材料的组成并不像金属材料那样是单一的特性,而是由不同材料按照不同的铺层方式组合而成,致使其在切削加工过程中不易达到使用要求,因此为了提高CFRP的切削加工性能,国内外学者采用了不同的方法进行研究。目前的研究方式多采用实验,但是实验材料与刀具花费昂贵,因此利用有限元技术研究CFR P的切削加工成为主流趋势,本文针对当前的研究现状进行了综述与分析。     

缓冲吸能式保险杠的低速碰撞试验和仿真

针对某型号国产汽车保险杠和一种加装缓冲装置的缓冲吸能式保险杠,对其结构的吸能特性用LSDYNA3D软件进行了计算机仿真模拟研究,并通过试验进行了验证,得出缓冲吸能式保险杠具有较好的吸能特性的结论,这对于提高汽车的被动安全性能具有积极的意义。     

基于ABAQUS软件的CFRP筋混凝土梁受力模拟分析

为了研究新型组合材料CFRP筋混凝土梁基本性能,在 ABAQUS 平台上对CFRP筋混凝土梁进行了基本性能分析。首先,对钢筋混凝土梁进行建模和静态试验,得到基本受力性能模拟值;然后,采用带有复合材料CFRP筋混凝土梁进行替换,得到不同材料的基本性能模拟值;最后,对比了两种不同材料受力的影响,研究结果符合理论计算。     

三七超窄行气吸式精密排种器设计与试验

三七播种行株距均为50 mm左右,属于密集型精密播种。为实现三七超窄行精密播种,设计一种超窄行气吸式精密排种器。通过理论计算与数值模拟,确定主要结构参数;以云南文山三七种子为播种对象,基于EDEM离散元软件,对水滴形窝眼孔加工倾角影响充种性能进行仿真模拟试验,得出较佳加工倾角为50°;以吸孔负压、排种轮转速和种层高度为影响因素,以合格指数、重播指数、漏播指数和各行排量一致性变异系数为试验指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验。试验结果表明:影响合格指数的主次顺序为吸孔负压、排种轮转速、种层高度;当种层高度为50 mm、排种轮转速为34～48 r/min、吸孔负压为560～660 Pa时,合格指数大于93. 0%,重播指数小于3. 5%,漏播指数小于3. 5%,各行排量一致性变异系数小于3. 0%,满足三七播种要求。     

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。     

铺膜铺管气吸式打瓜精量播种机的设计

本文针对新疆地区打瓜种植模式特点及打瓜播种机市场需求,设计研制了一种铺膜铺管气吸式打瓜精量播种机。该机主要由单组框架、气吸式排种系统、排肥装置、铺膜铺管装置及膜上覆土装置等组成,可一次完成施肥、精量播种、铺膜铺管及覆土等作业。田间试验结果表明:作业效率11~16 hm~2/h,播种行距35~60mm,穴距144~240mm,空穴率≤3%,破损率≤1%。通过对试验结果分析并优化关键部件,对该机进行了批量生产与推广,深受广大用户好评。     

网式旋流自清洗过滤器流场分析与试验

为分析网式旋流自清洗过滤器过滤性能的影响因素、过滤器和吸污器内部流场分布规律,对过滤器结构和工作原理进行了分析,并利用Gambit软件建立过滤器和吸污器仿真简化模型,运用Fluent软件对过滤器和吸污器内部流场分布进行了数值模拟。以过滤器出口大小、吸污器转速、吸污口宽度为影响因子,除杂率为评价指标,采用三因素三水平正交组合试验方法,分析各影响因子对过滤性能的影响规律。试验结果表明:影响过滤性能的主次因素为过滤器出口大小、吸污器转速、吸污口宽度;最优参数组合:过滤器出口大小为300mm、吸污器转速为30r/min、吸污口宽度为20mm时,除杂率为87.4%,过滤器过滤性能性最佳。     

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。     

复合材料简支梁的模态分析

利用ABAQUS软件建立复合材料简支梁的有限元模型,并进行模态分析。分析复合材料简支梁的前6阶振型,研究铺层方式、铺层角度和铺层数目对复合材料简支梁固有频率的影响。结果显示:采用不同的铺层方式,简支梁1~10阶的固有频率都是单调递增的;简支梁1~10阶的固有频率随铺层角度的增加,从总体来看呈下降趋势;而随着铺层数目的增加,简支梁1~10阶的固有频率都呈现上升趋势,且铺层数目对复合材料简支梁固有频率的影响最大。     

分体组合振动式超级稻精量播种匀种装置设计与试验

针对超级稻育秧播种环节振动式排种器匀种性能差,难以实现精量播种的问题,设计一种分体组合振动式精量播种匀种装置,并提出了一种基于图像识别的振动匀种控制方法。对振动板关键结构参数：储种盒深度和转向槽角度进行匀种性能单因素离散元仿真分析,结果表明：输送阶段不同时间和空间匀种均匀性变异系数和振动板出口处供种均匀性变异系数随储种盒深度增大而增大,随转向槽角度增大先减小后增大,并确定储种盒深度和转向槽角度分别为12 mm和48°。设计并搭建了种子流图像检测与控制系统,压电振动单体和匀种单元图像检测和整流验证试验表明,当检测到图像中白色低像素占比低于20%,经整流后,白色像素占比可满足设计要求。对分体组合振动式播种匀种装置进行不同匀种电压和具有不同长宽比的3种超级稻品种进行播种性能试验。试验结果表明,当工作电压为150～200 V时,其播种合格率不小于93.47%,漏播率不大于1.00%;3种水稻种子播种合格率均不小于94.17%,漏播率不大于0.67%。该装置能够满足超级稻精量播种要求,且对不同超级稻种子具有较好的适应性。     

气吸滚筒式玉米排种器充种性能仿真与试验优化

为了提高气吸滚筒式排种器充种性能,采用离散元分析的方法,对种层高度、振动频率、振动角度分别进行数值模拟,结果表明:在相同条件下提升种层高度,可以增长充种区弧长,增加充种时间,降低排种器的漏充率;振动频率增加,种子平均法向应力方差增大,即对种子的扰动性增强;合适的振动角度可以有效提高供种高度。减小内摩擦、增强种群扰动性、提高供种高度均可有效提高排种器充种性能。为寻找最佳参数组合,以郑单958玉米种子为播种对象,采用二次旋转正交组合试验方法,对排种器进行了排种性能试验,建立了种层高度、振动频率、振动角度3个主要因素与合格率、漏播率、重播率的数学模型,分析了各个因素及交互作用对合格率的影响规律,并进行了参数优化与验证试验。当最佳参数组合为振动角度45°,振动频率116~122 Hz,种层高度96~117 mm时,合格率大于90%,漏播率小于5%,重播率小于5%。经试验验证,试验结果与分析结果基本一致。试验结果表明该气吸滚筒式精密排种器对于玉米种子具有很好的播种适应性。