一种新型上部结构的客车侧翻安全性分析

以某传统"五大片"式客车车身上部结构为基础,设计一种新型整体式"U"型梁客车车身上部结构.根据ECE R66法规要求,建立了2种车身上部结构方案的整车侧翻有限元模型.对客车车身局部骨架刚度试验进行模拟分析,检验了模拟计算的可靠性.采用显式非线性有限元求解器LS_DYNA对客车侧翻过程进行模拟分析.利用ADAMS软件计算出客车侧翻撞击地面时的线速度和角速度,作为侧翻模拟分析的初始条件.研究结果表明,两种车身上部结构方案的客车都能满足ECE R66法规关于乘员生存空间的要求;与传统"五大片"式客车相比,整体式"U"型梁客车车身上部结构将更多的碰撞能量传递给顶盖骨架和非碰撞侧侧围骨架,使得碰撞侧侧围骨架吸能减少,侧窗立柱的变形量减小,提高了客车的侧翻安全性.     

基于Kriging模型的大客车侧翻安全性多目标优化

建立某型客车的有限元模型,依据ECE R66法规对客车侧翻安全性进行了多目标优化.根据侧翻仿真结果,选取客车上部结构关键零件截面形状为变量,以最大质心加速度和质量为目标,以侧围立柱与地板间夹角θ为约束条件,并结合最优拉丁方试验设计法生成了高精度的Kriging模型.利用NSGA(non-dominated sorting genetic algorithm)-II算法对大客车侧翻安全性进行了多目标优化并得到了Pareto最优解集.优化结果表明利用截面形状优化法可以在质量增加较小的条件下提高整车的侧翻安全性能.     

多学科与多材料匹配的客车车身轻量化优化设计

提出基于多材料匹配与模块化设计的客车车身轻量化设计方法.基于车身轻量化设计的多学科特性,结合Kriging近似技术与协同优化设计方法,建立基于侧翻安全性、顶部抗压学科的客车车身多学科优化设计模型,并采用遗传算法进行多学科数值寻优.优化结果表明:基于灵敏度分析的模块化设计能较好地降低车身设计维度,并获得具有较好力学性能的多材料匹配客车车身;多材料车身不仅改善车身的安全特性,而且提高车身顶部的抗压强度,并较好地达到轻量化设计的要求.     

校车侧翻试验及有限元分析

针对校车侧翻后出现车身骨架变形侵入乘员生存空间的问题,对校车前部侧窗立柱处骨架进行加厚处理,通过试验和LS-DYNA软件分析了校车改进后车身结构的变形特征和安全性能.结果表明:改进后的车架最大变形量发生在侧窗立柱处,最大位移达114.1mm,侧翻后立柱与生存空间之间的最小间隙为30mm,与改进前相比安全性能有较大提升.     

侧翻安全性的校车侧围结构轻量化设计

根据《客车上部结构强度的规定》对校车车身结构侧翻安全性的规定,建立和验证某校车有限元分析模型.采用均匀设计方法对校车的侧围结构厚度参数进行多水平多因素实验设计和侧翻仿真分析,并拟合实验设计数据获得轻量化水平较优的因素水平组合.结果表明:在侧围结构满足法规对生存空间要求的前提下,选择因素水平组合U₂₄₆₅并参考实际型钢的厚度规格(1(1.0,1.0),2(2.0,1.5),3(3.0,2.0),4(2.5,2.0)),可使侧身结构质量轻量化24.39%.     

基于多体动力学的微型客车急转弯侧翻倾向性仿真

微型客车的侧翻事故虽不高,但是伤亡率很高。该文以一款微型客车为基础,建立了多体动力学模型,进行了急转弯稳定性虚拟试验。通过J-turn试验和鱼钩试验(fishhook)分析了方向盘转角与客车侧向加速度、轮胎垂直反力的关系,探讨了侧翻倾向性,估测出在这两种试验条件下微型客车急转弯不侧翻的侧向加速度不宜超过1.0g。通过单因素的仿真试验,揭示了客车结构参数、行驶参数及外部工况对微型客车侧翻倾向性的影响,表明路面附着系数对侧翻倾向性影响最为明显,其他参数也有较大的影响。该研究结果对于微型客车设计改进、风险预测和减少交通事故的发生具有科学意义。     

客车半主动悬架防侧翻模糊滑模控制

为了提高客车的防侧翻能力,建立了4自由度的客车整车动力学模型,并以此为基础设计了半主动悬架防侧翻控制器,提出了一种基于半主动悬架的模糊滑模控制策略.在MATLAB/SIMULINK环境下进行了仿真计算,仿真结果表明:采用所提出的模糊滑模控制策略,可以有效地降低汽车非直线行驶时的侧倾角以及侧倾角速度,提高汽车的侧翻稳定性,降低汽车侧翻事故发生可能性.     

基于主动转向与差动制动最优控制客车侧翻研究

客车载客量大、重心高,在高速转弯行驶工况下易发生翻车事故,客车防侧翻控制研究对提高其行驶安全性有着重要的现实意义.在建立客车整车多自由度系统模型、理想二自由度以及Dugoff非线性轮胎模型的基础上,利用横向载荷转移率作为侧翻危险状况的评价指标,基于差动制动和主动转向两种控制技术的防侧翻控制机理设计模糊控制器,通过叠加转角与各个车轮不同的制动力矩的共同作用,对客车进行快速有效的防侧翻控制.利用Matlab/Simulink软件建立最优控制力矩防侧翻控制系统仿真模型,分别针对不同附着系数路面、客车满载工况进行相关仿真.结果表明,该控制系统方案可行,可对大客车侧翻危险状况进行有效控制.     

基于ECE R66号法规的客车车身截段侧翻试验方法

客车车身截段侧翻试验是ECE R66号法规规定的等效试验方法之一。国内对客车车身截段侧翻试验相关研究较少,本文在经过大量试验数据分析的基础上,对客车车身截段试验的重心匹配技术、试验车身段的选取等关键影响因素进行了研究,研究成果可对我国GB 17578修订后的标准实施提供一定程度的技术指导。     

基于ECE R66号法规的客车车身截段侧翻试验方法研究

客车车身截段侧翻试验是ECER66号法规规定的等效试验方法之一。国内对客车车身截段侧翻试验相关研究较少,本文在经过大量试验数据分析的基础上,对客车车身截段试验的重心匹配技术、试验车身段的选取等关键影响因素进行了研究,研究成果可对我国GB17578修订后的标准实施提供一定程度的技术指导。     

客车侧翻碰撞中安全带对乘员损伤的影响分析

参照欧洲ECE R66法规要求,建立客车侧翻仿真模型及其乘员约束系统模型。利用LS_DYNA软件对客车侧翻碰撞试验和客车座椅动态试验进行模拟分析,并与试验结果进行对比,结果表明,有限元模型具有较高的精度。将4个HybridⅢ50%男性假人模型放置在客车最薄弱的车身段座椅上。对客车侧翻过程中,3种约束条件(无安全带、两点式安全带和三点式安全带)的乘员损伤情况进行分析。研究结果表明:无安全带约束时,假人头部和颈部将受到严重损害;两点式安全带和三点式安全带对于所有假人颈部及胸部的保护效果相近;两点式安全带能有效降低大部分假人的头部损伤风险,但碰撞侧外侧假人头部损伤值仍较高。     

灵敏度分析的客车车身模块重构与结构轻量化优化设计

提出基于灵敏度分析的车身模块重构设计,结合结构优化方法开展客车车身的轻量化设计.通过车身模块化减少灵敏度分析时的设计维度,并基于各子块厚度对车身扭转刚度的灵敏度系数进行车身的模块重构和结构优化.通过对比优化前后整车的强度,验证该方法对客车车身轻量化设计的可行性.结果表明:该方法使客车车身的质量降低了460 kg,最大应力减少了14.26%,且降低了车身结构优化设计的复杂度.     

基于概念设计的客车车身结构设计与优化系统

针对客车车身结构概念设计的特点，开发了客车车身结构概念设计与优化系统（简称BCD），建立了参数化的客车车身结构概念模型.以该模型为模板，实现了新客车车身结构概念几何模型的创建和车身尺寸参数调整，同时建立了车身系统的静态刚度分析、低阶模态分析、灵敏度计算和优化设计计算的自动化过程，对车身的结构性能和低阶模态进行了有效的预估.最后，本文使用该系统计算了某客车车身结构的刚度和低阶模态，并在保证车身质量降低的情况下实现了刚度和低阶模态的提高，有效的改善该车身结构性能，实现了车身轻量化，验证了BCD系统的有效性和可靠性.     

基于伴随方法、梯度增强Kriging方法的涡扇发动机进气道减噪高效优化方法研究

发动机进气道减噪优化设计问题中涉及大量设计变量,使用常规的Kriging模型来求解时计算量巨大且计算效率低下。为了高效设计低噪声进气道,本文首次发展了用于管道声学问题的声传播方法、伴随方法、梯度增强Kriging方法的混合方法,提出了一套基于声学伴随方法和梯度增强代理模型的高效优化设计框架。本文利用伴随方法高效求解设计变量的梯度信息,并加入Kriging代理模型中,显著提高了代理模型的精度,阐述了梯度增强Kriging方法和伴随混合方法在低噪声涡扇发动机进气道设计中的应用潜力。首先通过两个标准函数,测试了梯度增强的Kriging方法的寻优性能。最后,应用发展的混合方法进行了高达24个设计变量的典型进气道低噪声设计。结果表明,在额外的梯度信息下,混合方法可设计出满足气动性能约束的低噪声进气道,验证了设计框架的有效性和高效率。     

搅拌运输车罐内流体质心动态变化影响分析

利用FLOW3D软件对搅拌筒内自密实混凝土流体的流变参数进行了仿真验证,并利用标定后的流变参数对自密实混凝土流体在搅拌筒内的流动状态进行仿真,得到了流体的运动状态及其质心位移与侧向加速度变化结果。利用仿真结果,通过数值计算与有限元分析的方法,分析了混凝土流体搅拌时流体质心的动态变化对搅拌运输车侧翻稳定性,及主副车架受力的影响。综合分析结果,找出整车结构的不足,为提高整车侧翻稳定性、主副车架结构的优化设计以及设定车辆侧翻预警系统的临界阈值提供了更准确的依据。     

基于模型的城市公交车辆NOx排放研究进展

公交优先的理念及公交专用道等设施的发展对NOx等污染物的减排有重要意义,基于车辆、道路、交通等因素的仿真模型成为研究公交车辆污染排放的最有效工具。本文以城市公交车辆NOx排放为研究对象,围绕公交车辆、公交专用道、公交站台三个方面对当前研究领域应用的主要排放模型进行了整理,得出如下结论：当前仿真模型的发展要求需要适合本地区特点的微观模型和多种模型及算法的组合,使仿真过程和结果精准化；大量模型研究为揭示公交车辆单车排放特性提供了重要依据,耦合多要素的模型研究是当前仿真分析的主要方向；公交专用道的设置有利于改善公交车辆的工况并减少排放,相关模型的研究可进一步优化排放效益；扩散模型和微观模型等大量用于站台、道路等的优化设计,确保接送乘客的效率提高并减少NOx污染。     

多层框架结构区间优化新方法

多层框架结构的设计参数受测量或加工精度影响往往具有一定的误差或不确定性.针对设计参数具有不确定性的多层框架结构,提出一种区间优化新方法.用区间数表征框架结构的不确定设计参数,通过优化框架结构响应区间值的上界,将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题.将结构响应Taylor展开式中的一阶导数也看成区间的,可得到框架结构响应更加准确的变化范围. 选择区间设计参数的中值和半径为优化变量,可以得到比传统确定性结构优化更多的优化信息.对一典型四层框架结构进行了具有频率约束的区间优化.结果表明,区间优化不仅能得到与传统结构优化大致相同的设计参数最优值,还能得到当实际工程问题中设计参数取不到理论最优值而有微小波动时,框架结构响应的变化范围,为框架结构的可靠性分析提供理论依据.     

考虑公交车内拥挤的区间公交优化设计

为满足公交客流走廊集聚的需求,研究了全程车和区间车形成的多服务模式公交优化设计问题.针对公交走廊需求特征,利用公交客流起止点(OD)数据,建立了双层优化模型,上层模型以发车频率和公交座位数为主要输出参数的公交设计研究模型,下层模型为经典的随机选择(SUE)模型,应用序列二次规划(SQP)算法求解模型.最后结合相关案例给出了优化算例,案例结果表明,模型具有较强的实用性,能够较好地反映公交车内拥挤对乘客出行成本的影响,能有效地提高公交走廊的运营效率.同时,模型通过输出不同站点上车在各站点能找到座位的概率,优化乘客选择不同公交出行的行为,均衡了公交客流,提高了车辆服务质量.