泡沫铝夹芯结构油罐车罐体研究

为提高油罐车的节能性、环保性和安全性,以某油罐车罐体为设计原型,以轻量化为前提,以满足刚度和强度为约束条件,设计泡沫夹芯结构油罐车罐体.然后,利用ANSYS软件对两种结构油罐车罐体的静态性能、动态特性及保温隔热性进行仿真分析.结果表明,泡沫夹芯结构油罐车罐体不仅可实现油罐车轻量化达到节能减排的目的,而且可显著提高油罐车的安全性.     

强度、刚度与模态约束下的FSC赛车车架轻量化

研究了在满足频率、强度、刚度约束的前提下,通过尺寸优化实现中国大学生方程式大赛(FSC)赛车车架的轻量化设计.首先,根据FSC规则要求建立车架的有限元模型.其次,设置5种静态特性分析工况、5个重要部位的刚度分析工况与前六阶自由模态分析工况对车架结构进行性能分析,构建以质量响应最小为优化目标,以材料的许用应力、重要部位的许用刚度和发动机的激振频率为约束条件,以车架管厚为设计变量的尺寸优化模型.最后,通过序列线性规划对非线性优化模型进行近似求解,取得了良好的轻量化效果:FSC赛车车架降重5.34kg,减重15.7%.     

面向轻量化的车身高强度钢覆盖件刚度仿真

基于壳体有限元理论,在满足车身设计规范前提下,进行车身外覆盖件轻量化定量仿真研究.以发动机罩板为对象,根据车身结构安全性能要求,建立抗弯和抗扭刚度仿真模型.以ST14传统钢板材料仿真结果为比较基准,进行以BH340高强度烘烤硬化钢板为替代材料的发动机罩板轻量化开发.结果表明:在满足车身刚度设计规范前提下,该方案能实现发动机罩板减重14.28%,满足轻量化设计要求.     

大学生方程式赛车碳纤维轮圈结构设计与优化

大学生方程式赛车轮圈的轻量化设计对减轻簧下质量,提高赛车性能有着重要意义。采用有限元法研究赛车碳纤维轮圈的轻量化设计,对轮辐结构形式进行探究以寻求更高刚度,在多工况条件下对设计方案铺层结构进行多步优化以实现质量的减轻。分析表明,具有斜辐板设计的轮圈比直辐板轮圈有着更好的刚性;碳纤维铺层厚度分区优化是实现轻量化的有效方法,最终设计较原铝合金轮圈质量减轻56%;对碳纤维轮圈的结构优化使材料的最大应力和应变减小,整体刚性提高35%,失效因子降低8.1%。     

CFRP在商用车白车身驾驶室中的轻量化研究

通过实验与仿真建立了CFRP复合材料的本构模型.对某商用车白车身驾驶室进行静刚度和动态力学分析,在满足驾驶室车身刚度要求的条件下,选取CFRP复合材料对驾驶室模型进行材料代替,设计了钢/CFRP混合材料结构的驾驶室模型,并以通用有限元软件nastran对其求解.仿真结果表明,轻量化后的驾驶室模型的刚度基本保持不变,一阶扭转频率提升了27.3%,同时白车身驾驶室整体质量下降37.9 kg,降幅达到11.3%,轻量化效果显著,CFRP复合材料在汽车轻量化领域具有广阔的发展前景.     

复合材料防撞梁低速碰撞的研究与多目标优化

复合材料在汽车车身上的使用是实现汽车轻量化的一个十分重要的途径,而防撞梁对于汽车及人员安全起着重要的作用。首先,建立保险杠有限元模型及低速碰撞仿真模型;其次,分析比较传统材料与碳纤维复合材料的防撞梁在偏置和正面碰撞工况下的应力、位移量、碰撞力峰值和比吸能的性能指标;最后,对碳纤维复合材料防撞梁的铺设层数和其余部件的厚度作为设计变量,通过实验设计(DOE)筛选试验点,采用移动最小二乘法创建质量和碰撞性能指标响应面模型,进而利用多目标遗传算法对该模型进行求解并选取最佳结构方案。结果表明:优化前碳纤维复合材料的比吸能比传统材料钢提高了34.8%,质量减轻了27.1%;优化后的复合材料在两种工况下碰撞力峰值较优化前均降低,保险杠的质量从原来的3.653 kg减至3.145 kg,降低了13.9%。     

碳纤维复合材料防撞梁与铝合金吸能盒低速碰撞轻量化设计优化

为了提升车身前端轻量化性能,本文设计与优化了一种新型结构的碳纤维复合材料防撞梁与铝合金吸能盒。首先,建立了某乘用车钢制车身前端的有限元模型,并验证了模型的准确性。然后,运用拓扑优化技术对防撞梁及吸能盒进行拓扑设计,优化出其最优形状,确定新型防撞梁及吸能盒的三维模型。结合新型防撞梁及吸能盒模型,通过自由尺寸优化、尺寸优化和铺层顺序优化,对碳纤维复合材料防撞梁铺层进行优化,确定其最佳铺层块、铺层角度及铺层顺序。最后,基于碳纤维复合材料防撞梁及铝合金吸能盒低速正面碰撞有限元模型,设置6个设计变量和5个响应,采用最优拉丁超立方法对各设计变量随机取样,以构建各响应值的Kriging近似模型,运用NSGA-Ⅱ算法对防撞梁及吸能盒进行多目标优化,确定其最佳厚度。优化结果表明:与优化前相比,优化后吸能量为787.993 J,下降0.25%;吸能盒截面碰撞力峰值为20.208 5 kN,下降了58.67%;最大侵入量为-64.284 7 mm,增加了118.69%;防撞梁及吸能盒总质量为0.953 7 kg,降低了45.34%。优化后碳纤维复合材料防撞梁及铝合金吸能盒在满足碰撞性能要求的条件下,比原钢制材料结构质量减少了67.2%,轻量化效果显著。     

复合材料屋面板轻量化设计

将玻璃纤维复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP)应用于建筑屋面板,为了降低造价和质量,对复合材料屋面板的铺层厚度进行优化.基于Optistruct求解器,采用数学规划法,结合屋面板设计需求,确定设计变量、约束条件和目标函数,建立屋面板优化模型.通过控制复合材料失效因子和板的屈曲因子,约束结构位移,以质量作为目标函数开展优化设计.分析优化前后板的力学性能可得:在满足屋面板刚度的要求下,实现了结构的轻量化.     

基于HyperMesh二次开发的复合材料机翼结构优化设计

针对复合材料飞机机翼结构设计具有设计变量与约束条件多的特点,而使用手工方式建立优化模型不仅耗时费力而且容易出错且不利于机翼结构设计的修改和管理的状况,在飞机总体外形和骨架确定的条件下,给出了一种基于HyperMesh二次开发的飞机复合材料机翼结构优化设计方法,即:使用HyperMesh二次开发语言批量创建属性、优化设计变量、响应与约束,快速建立有限元模型及优化模型,从而提高了建模效率.通过提交optistruct优化计算,得出在该布局条件下机翼结构满足各项约束条件的最优尺寸和质量,最终实现机翼结构质量降低16. 6%,验证了使用HyperMesh二次开发完成飞机复合材料机翼结构优化设计的有效性和实用性.     

某电动客车车身骨架的轻量化

为了满足某电动客车轻量化的需求,在保证车身骨架在模拟车辆行驶的4种极限工况(水平弯曲、极限扭转、紧急转弯和紧急制动)结构性能良好后,用灵敏度分析找出能有效减轻底盘骨架质量而对骨架结构性能影响不大的部件.以型材厚度作为优化设计变量值,骨架总质量最小为目标,各工况下的最大位移为约束条件,对车身骨架建立多目标优化数学模型.利用响应面算法(RSM)得到优化后各设计变量的厚度值.对轻量化前后的车身骨架在相同条件下进行了模态和结构性能对比分析.结果表明:优化后4种极限工况下的车身骨架强度与刚度均能得到保证,模态频率也在要求范围内,且车身骨架总质量减轻45.6 kg,约占其总质量的5.36%,轻量化效果较好.     

基于相对灵敏度的重型自卸车结构轻量化设计

为了实现重型自卸车的轻量化设计,通过对自卸车整体进行有限元建模,对其进行四种运输和两种卸料工况载荷作用下的刚度与强度分析及整车模态性能分析,评价其静态和动态工况下整车的性能要求。对整车部件进行位移、强度、模态和质量的灵敏度计算,并定义相对灵敏度。运用相对灵敏度分析的结果确定优化设计变量,在保证整车静动态性能不降低的前提下,对整车结构进行了尺寸优化和形状优化相结合的优化方法。结果表明,优化后整车静动态特性明显改善,且总质量减轻了10.2%。验证了该轻量化设计方法的可行性。     

某型号汽车起重机发动机高速空载状态热特性分析

为解决某型号汽车起重机散热效果差的问题,研究其液压系统原理,根据主要元件的产热与散热特性,建立了液压系统的热平衡数学模型;基于AMESim软件建立了汽车起重机在发动机高速空载状态下的热液压系统仿真模型,并通过实验对比散热器进出口的温度验证了仿真模型的准确性;分析了发动机高速空载工况下4个泵的压力损失特性.结果表明：2号泵能量损失最大,约38%,由多路阀和中心回转体的能量损失而产生的热量是液压系统的主要产热源;3号泵和4号泵的回油产热也较大,且由于原始设计中回油没有经过冷却处理,导致汽车起重机液压系统整体的散热效果较差.通过将回转系统和控制系统的回油引入散热器,改进后的多路阀各口出口温度降低,油箱的出口温度也明显降低,提高了液压系统的散热效果,改进合理有效,为今后改进汽车起重机液压系统的热管理控制策略提供了指导.     

基于FLUENT的货车燃油箱液体晃动数值模拟

为研究车辆行驶过程中,液体晃动对燃油箱冲击的影响,本文利用FLUENT有限元仿真软件对制动工况下货车燃油箱进行数值模拟,得到各时间段燃油分布情况以及压强分布情况,并将流体仿真结果作为载荷输入得到流固耦合作用下燃油箱受力情况。结果表明,液体晃动对燃油箱受力影响较大,在0.5s时燃油箱受力最大为90.256MPa,小于屈服强度,燃油箱结构合理。该结果可为燃油箱的结构优化设计提供数据支撑。     

含超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的设计与制备

 随着新能源汽车、火箭发动机系统、卫星等新技术和新装备的不断发展,对其携带液体燃料和高压气体的压力容器提出高气密、轻质量、长寿命的苛刻要求.对此,本文提出一种含超薄金属内衬轻量化复合材料压力容器的设计与制备技术.研究了缠绕纤维与芯模表面间滑线系数的表征方法,提出了基于工艺可实现的精密缠绕理论;研制出0.8mm厚超薄铝合金内衬;建立了仿壁虎脚结构的界面层设计理论模型,制备出超薄金属内衬与复合材料层间的超强界面层;掌握了复合材料结构的损伤自修复方法,提高了复合材料压力容器的可重复使用次数,所研制的轻量化复合材料压力容器相比同容积、同压力的金属容器减重70%.     

15工况法中发动机运转状况的分析

在底盘测功机上，按排放法规规定的15工况对国产小货车进行了排放测试，分析了对工况法中发动机转速、输出转矩和功率的变化规律，讨论了整车各运行工况下发动机负荷的大小及其变化情况，其结果有助于改善工况法中相应发动机运转状况下的汽车排放。     

江淮中型卡车冷却系统的设计

文章介绍了江淮中卡冷却系统的开发、设计与计算,重点对冷却系统影响较大的因素如风扇、水泵、散热器,以及对整车散热量影响较大的因素如发动机、中冷器、冷凝器进行了详细的匹配计算,目的是使整个热循环系统能满足在恶劣情况下的使用要求。     

精密仪器承载板的多尺度轻量化设计

针对过载下航空零件精密仪器承载板的结构轻量化和力学性能提升的需求，融合拓扑优化和点阵优化的优点，以结构最小柔顺度为约束、质量最小化为目标，提出了一种拓扑优化与点阵优化相结合的多尺度轻量化设计方法，并对关键参数格栅结构、格栅填充比和体积约束设计了三因素三水平正交实验，在保证安全性能的前提下使优化件达到质量最轻。结果表明，多尺度轻量化后的仪器承载板的质量减轻了85.2%,过载下的变形降低了29.07%,结构的动力学性能得到提升。在拓扑优化基础上再采用格栅结构填充的多尺度优化设计方法可降低优化件的质量，为航空领域中承载板类零件的轻量化设计提供了参考。     

基于MFO算法的全液压压裂车功率节能匹配

针对机械式压裂车油耗和成本较高的缺点,提出全液压压裂车概念,考虑到系统功率损失,提出使用"施工比油耗"衡量压裂车实际油耗,对全液压压裂车进行全局功率匹配,分别建立发动机万有特性、变量柱塞泵效率和整机辅助功率的数学模型,采用自适应惩罚函数法构建惩罚函数,以施工比油耗最低为优化目标建立目标函数,基于MFO算法,以压裂泵需输出的压力和流量作为优化输入参数,优化输出需启动的发动机数量、各发动机转速及其柱塞泵排量共计11个调整参数的最佳组合,结果表明,在全部工况下,全液压压裂车施工比油耗维持在4.55~9.91 L/（60 MPa·m³）,且随着负载压力和排量的增加而逐渐降低;与原方案相比,新方案最高可节油35.97%,且节油率随着负载压力的增大而逐渐减小;与机械式压裂车相比,同等工况下,采用新方案的全液压压裂车最高可节油53.74%。