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。     

基于ANSYS的某货车边梁式车架轻量化设计

针对车架轻量化设计问题,以货车边梁式车架为对象,开展轻量化设计研究。利用ANSYS有限元分析软件对车架改进前后的强度和刚度进行静态分析,分析结果表明,轻量化设计后车架的强度和刚度均满足设计要求。模态分析结果显示,改进后车架满足动力学特性要求,达到了车架轻量化设计的目的。     

电动拖拉机底盘轻量化设计及其多目标优化方法

电动拖拉机底盘轻量化设计可以提高整车性能,并且可达到降低使用能耗以延长续航时间的目的。本文根据18 k W电动拖拉机主要技术参数,进行电动拖拉机底盘结构方案的设计;基于拓扑优化对底盘中强度盈余较大的后桥壳体进行结构改进,对第7阶模态云图中的振型突变处进行结构调整;采用多目标优化方法降低底盘前部电池箱承载区纵梁、主车架纵梁、第二横梁、第三横梁、变速箱壳体结构的厚度,达到了轻量化设计的目的,并完成了动、静力学特性的校核。     

隐式参数化白车身多目标协同优化设计

利用参数化建模软件SFE-CONCEPT建立了某轿车白车身的参数化模型,用仿真方法分析了白车身的静态弯扭刚度、主要低阶模态频率并与试验对比,再将白车身与动力总成、底盘连接后,对整车正碰性能进行仿真分析,并与试验对比,验证了所建参数化白车身的有效性.由于安全性分析属于非线性分析,传统优化方法通常需要人工介入,无法实现优化流程的全自动化.通过编写批处理文件,提取安全性能指标,实现白车身结构轻量化优化流程的自动化.白车身结构轻量化优化后弯曲刚度提升0.15%,扭转刚度降低0.03%,一阶扭转模态频率提高1.30%,一阶弯曲模态频率提高0.09%,碰撞安全性能基本不变的情况下,白车身质量降低24.17kg,减重率高达7.42%,取得了显著的轻量化效果.      

扭转梁悬架性能影响因素分析

为了准确研究扭转梁悬架的设计参数与悬架和整车性能的关联性,分析了扭转梁悬架性能的影响因素.建立了扭转梁悬架刚柔耦合模型,详细分析了扭梁开口方向、布置位置、扭转刚度对悬架KC的影响并仿真计算得到KC特性指标与上述参数的非线性关系.总结了悬架性能指标极值情况及设计参数对悬架性能指标影响的显著性.根据双轨车辆运动模型,分析了扭梁开口角度与转向时悬架侧倾特性、左右车轮载荷转移及侧偏角的关系.探明了扭梁开口角度、侧倾中心高度和侧倾角刚度对整车转向特性影响的内在机理.仿真得到稳态及瞬态操稳性能指标与扭梁开口角度在整个设计空间的非线性关系曲线.结果表明:在扭梁开口向下75°左右时,车辆的稳态、瞬态响应特性指标均达到较优.     

塑料挤胀成型工艺及设备研制

介绍了一种新的塑料二次成型方法———塑料挤胀成型法,对不同胀形介质的成型工艺特性进行了分析和比较,阐述了模具和液压系统的设计.     

横梁接头形式优化及其在白车身性能提升上的应用

利用MSC/Nastran软件求解了某商用车白车身刚度及灵敏度,获得了关重模块如覆盖件、纵梁、横梁等对白车身弯扭刚度的贡献比,发现横梁模块对扭转刚度的贡献明显偏低,仅为0.79%.对比分析不同横梁接头形式对车身刚度性能的影响,并对接头形式进行了优化.结果表明:改变横梁接头形式对车身扭转刚度的影响明显大于弯曲刚度;采用分段式接头时白车身刚度性能最好;接头优化后横梁模块的扭转刚度贡献比得到了明显的提升,达到4.68%.以某相近车型为例,改进横梁及其接头形式,实现了刚度性能的提升与重量的降低,验证了接头优化对整车刚度性能提升的正确性及通用性,为横梁接头的结构优化设计和整车性能提升提供了较为可靠的理论依据.     

儒教的家族观与后现代意义

白车身结构显著影响整车性能,而车身框架是车身设计的基础.在某MPV车型概念设计阶段,通过参数化技术,快速将车身主要框架划分为梁和接头结构.分别局部刚化处理49处左右对称结构,分析各结构对扭转刚度、弯曲刚度、后部扭转模态影响的灵敏度.结果表明,D柱下段、顶盖后横梁、下地板后纵梁等结构的单位质量对扭转刚度贡献量超过5%;后地板横梁、前地板后纵梁、后地板纵梁等结构单位质量对弯曲刚度的贡献量超过4%.通过8处灵敏度较高的结构优化和厚度优化,同时对性能影响小的结构减薄、减件,结合工艺改进,实现白车身质量不增加,扭转刚度提高9.0%,弯曲刚度提高4.8%,后扭模态提高2.0%.     

基于梁与接头灵敏度分析的白车身刚度模态优化

白车身结构显著影响整车性能,而车身框架是车身设计的基础.在某MPV车型概念设计阶段,通过参数化技术,快速将车身主要框架划分为梁和接头结构.分别局部刚化处理49处左右对称结构,分析各结构对扭转刚度、弯曲刚度、后部扭转模态影响的灵敏度.结果表明,D柱下段、顶盖后横梁、下地板后纵梁等结构的单位质量对扭转刚度贡献量超过5%;后地板横梁、前地板后纵梁、后地板纵梁等结构单位质量对弯曲刚度的贡献量超过4%.通过8处灵敏度较高的结构优化和厚度优化,同时对性能影响小的结构减薄、减件,结合工艺改进,实现白车身质量不增加,扭转刚度提高9.0%,弯曲刚度提高4.8%,后扭模态提高2.0%.     

基于数值仿真和动静态试验的副车架轻量化

以某混凝土搅拌车副车架为研究对象,介绍一种合理可靠的轻量化设计研究方法,实现了副车架轻量化设计的预期目标。首先,应用Hyperworks软件建立了主副车架的数值仿真模型,对弯扭极限工况下副车架的静载强度进行仿真分析;通过静强度实车试验,验证了数值仿真模型的准确性。然后,根据体积最小化理论,应用Optistruct软件,优化副车架的结构厚度,并提出斜支撑加强板设计的新方案。最后,通过刚度特性的数值仿真,探究了轻量化后主副车架的刚度匹配性;并通过道路动态实车试验,测得副车架轻量化前后的载荷谱;利用Ncode 8.0软件处理,分析了道路载荷谱,结合高周疲劳寿命理论,对比研究了副车架的疲劳寿命。研究结果表明:轻量化方案具有良好的制造工艺继承性;静强度仿真与试验、刚度匹配性分析、动态疲劳试验相联合的研究方法,提升了副车架轻量化过程的科学性;最终使副车架的整体性能得到了改善,并实现减重120kg。     

动静刚度约束下客车骨架的轻量化设计

对由矩形管梁拼焊而成的客车骨架结构进行轻量化研究.首先计算了矩形管梁单元的截面特性,并定义了客车骨架的静态弯扭刚度响应与动态频率刚度响应.其次建立了客车结构优化数学模型:目标函数是车身骨架质量;设计变量是矩形管截面宽度、高度与厚度;约束是弯扭刚度与频率刚度.然后推导了响应对设计变量的灵敏度信息,并采用序列线性规划求解了该非线性优化模型.最后通过数值算例验证了该模型能在满足约束条件的前提下高效地获得轻量化的客车最优结构.     

扭力梁横梁结构参数对模态频率的影响分析

作为扭力梁的关键组成部分,横梁对扭力梁模态频率有着重要影响,为从本质上探究横梁结构大变形下对模态频率的作用机理,以在概念设计阶段为扭力梁结构提供设计参考,开展了扭力梁横梁结构参数对模态频率的影响分析.将扭力梁模型抽象为具有定性特点的简化模型,采用Hypermesh建立了相应有限元模型;选取横梁水平位置、开口方向以及开口角度大小等横梁主要参数作为研究对象,采用Hypormorph网格变形以及模型重建的方法改变横梁结构参数,分析了这些参数对扭力梁扭转以及垂直弯曲模态频率的影响规律,得到了以上横梁参数与相关模态频率的特性关系曲线.结果表明：扭力梁模态频率随着横梁开口角度的增大呈线性递减,随着横梁开口方向的改变其各阶模态频率呈正弦变化,以及横梁在远离衬套后会使扭力梁各阶模态频率呈下降趋势.根据扭力梁作用机理分析上述结论,对扭力梁简化模型进行了优化,在不改变横梁质量的情况下,仅优化上述三项横梁结构参数即可较大幅度提高扭力梁模态频率,有效论证了作用机理分析的准确性.     

箱型截面梁抗扭刚度分析

箱型截面梁由于其具有较大的抗扭刚度而被广泛应用于工厂和大跨度桥梁工程中.通过逐一改变箱型梁截面的截面总高度、腹板高度等5个尺寸参数中的一个而保持其他参数不变来分析该参数对抗扭刚度的影响程度,最后得出截面总高度对截面抗扭刚度提升的贡献最大.同时为梁的设计者选择合理尺寸提供数据参考,在保证梁抗扭强度的前提下,减少不必要的材料浪费,为工程降低造价.     

输电线路铁塔曲臂T节点的增强方法及受力特性

为增加猫头塔塔头横梁刚度,在横梁与曲臂梁连接处设置斜撑的增强措施.基于相似原理,设计缩尺模型,开展增强前后曲臂T型节点承载力及变形特性的试验研究,建立原型空间塔架T节点有限元模型,分析了增强措施对曲臂T节点传力机理、刚度以及承载力特性的影响规律.结果表明:设置斜撑后, T节点整体性提高,横梁上的导线竖向荷载通过斜撑传递至曲臂;结构刚度提高了近1.5倍,说明设置斜撑是提高猫头型输电塔曲臂T节点刚度的一种有效方法.     

磁浮列车车体横梁轻量化研究

车体横梁是低速磁浮列车车体的核心部件,上部承载着纵梁和整个车体,下部通过滑台连接空气弹簧,在磁浮列车结构中起着承上启下的作用。利用三维设计软件Solid Works对上海临港低速磁浮列车车体横梁做了轻量化设计,并运用有限元软件ANSYS对轻量化设计后的横梁对车体模态和静力的影响进行了有限单元验算分析。经验算,该轻量化设计非常合理,能有效减轻低速磁浮列车车体自重提高运载能力。该设计和数值分析可以为磁浮列车轻量化设计提供参考依据。     

中型客车车身结构强度优化及轻量化设计

建立客车车身骨架的有限元分析模型并对其进行结构强度分析与优化.模型中保留了主要承载件,对悬架、预埋件、变截面梁与蒙皮进行了简化.在整车结构强度分析的基础上,采用尺寸优化设计方法对整车骨架进行轻量化设计.结果表明:优化后的结构强度明显增强,在一定程度上达到轻量化的目的,为客车整体骨架的优化提供了参考和依据.     

基于侧面碰撞的热成型钢应用分析

高强度钢的热成型技术可以解决传统成型钢板在汽车车身制造中遇到的诸多问题,而且使车身更加安全环保节能.以某型轿车为例,通过动力显示仿真软件LS-DYNA建立了整车侧面碰撞模型,车门防撞梁模型,B柱加强板碰撞仿真模型,将传统成型钢板和热成型钢板进行仿真对比分析.结果表明,采用2.0 mm热成型防撞梁替换原2.5 mm普通型防撞梁,B柱加强板厚度由1.5 mm降为1.2 mm,整车车身侧面碰撞安全性能大幅提高,新设计车门内凹420.33 mm,比原始设计的426.74 mm显著减小.     

基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计

为提高保险杠横梁的耐撞性并考虑轻量化的要求,提出铝合金横梁结构的设计方法.建立耐撞性有限元仿真模型,基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化,根据材料分布得到H型梁的结构;采用Kriging近似模型技术,进一步优化拓扑优化后的截面尺寸.结果表明,所提出的结构设计方法可以得到合理的截面形状和尺寸,提高了保险杠横梁耐撞性且实现了轻量化设计.     

基于遗传算法的汽车变速箱轻量化设计

文章利用近似模型方法和遗传算法对某变速箱进行轻量化设计.在满足变速箱刚度强度及振动模态要求的基础上,采用拉丁方法进行试验设计,基于高斯径向基函数建立近似模型,最后利用遗传算法进行全局寻优设计.优化后箱体质量降低了21％.结果表明,该方法对汽车变速箱结构轻量化设计具有一定的指导意义.     

基于网格变形与代理模型的横梁参数化建模与轻量化优化

建立了包含导轨结合面的横梁有限元模型,并通过模态实验验证了有限元模型的正确性,在多种极限工况下对原横梁进行了静动态特性分析与评价;针对现有优化方法的不足,采用了一种新的优化设计方法:通过网格变形技术实现结构尺寸的参数化建模,基于拉丁超立方采样、相对灵敏度分析和Kriging近似模型建立横梁结构优化的代理模型以代替现有的有限元仿真模型;以体积最小为优化目标,以刚度、强度和动态性能不变为约束条件,采用遗传算法进行优化设计.优化结果表明:在保持横梁最大变形、静刚度以及一阶模态频率基本不变的情况下,横梁总质量减少了58 kg(减少了5.9%).