各向异性高强钢成形极限曲线有限元预测

采用高强钢是实现汽车轻量化的有效途径之一,而成形极限曲线是用于判断金属板料成形效果的有效工具之一。为了降低实验成本、缩短开发周期,该文提出了一种考虑各向异性,以最大凸模力准则作为失稳判据,对高强钢Q490C的成形极限曲线进行仿真预测的方法。使用相应公式对仿真数据进行了拟合。仿真结果与试验数据得到的模型拟合曲线吻合得较好。将有限元预测得到的成形极限曲线的截距点与Keeler公式进行对比,二者一致性较好。该文采用的成形极限曲线的有限元预测方法可以较准确地预测各向异性板料的成形极限曲线,为板料冲压成形等后续工作奠定基础。     

波形套的轴向受压分析与优化设计

波形套是一种两端为直壁段、中部为外凸波形区的回转圆柱壳体结构。其轴向压力-轴向压缩位移曲线具有明显的平台段,波形套常被用于轴承的预紧、冲击吸能等。因此,波形套的轴向特性研究具有重要的工程意义。该文利用有限元软件对波形套轴向压缩的工况进行了有限元模拟,得到了轴向力-位移曲线,讨论了波形套的几何参数对其轴向特性的影响;并通过轴向压缩实验与数值计算对比,对有限元模型进行检验。最后,在有限元计算的基础上,基于第二代非劣排序遗传算法对波形套的几何参数进行了多目标优化设计,最小化等效塑性应变和最大化轴向力平台的宽度,得到了多目标优化的Pareto解集,为波形套设计优化的工程应用奠定了良好的基础。     

螺旋锥齿轮齿面加载性能多目标优化

针对螺旋锥齿轮齿面设计需进行多次试算的问题,提出了齿面加载性能多目标优化问题数学模型的建立及求解方法。建立了包含最大接触应力、加载传动误差、加载接触区范围和齿根弯曲应力的齿面加载性能多目标优化问题的数学模型;建立了考虑齿根弯曲应力计算的加载接触分析模型,用于计算优化问题中的目标函数和约束函数;采用Kriging代理模型结合多目标遗传算法对该优化问题进行求解;通过对驱动桥螺旋锥齿轮副进行多目标优化,实现了接触区完全位于理想接触区且无边缘接触,最大接触应力降低11.7%,加载传动误差降低27.9%,大小轮最大齿根弯曲应力分别降低2.0%和12.6%。通过对优化后的齿面进行驱动桥加载接触印迹台架试验,对接触区进行了验证,结果显示优化得到的接触区与试验结果吻合良好,验证了优化方法的可行性和正确性。     

Crashworthiness Analysis of a Minibus Body in White Through Reverse Engineering

To investigate the crashworthiness of a minibus body in white (BIW) and create a digital model for further analysis and improvement, the crash behavior of the BIW was quantitatively analyzed using reverse engineering. Each part of the BIW was identified and digitalized to conduct a finite element model. A frontal crash was simulated numerically using the explicit finite element analysis software LS-DYNA. BIW crash tests were conducted to validate the finite element model. The computational results agree well with the test data, not only for the collapse mode, but also in the force-time and acceleration-time correlation curves. The methods used to create the finite element model can be used to further improve or develop safer vehicles.     

驱动桥桥壳焊接残余应力仿真及试验验证

焊接残余应力对驱动桥桥壳结构的强度有着不可忽略的影响,以试验方法研究桥壳结构的焊接残余应力成本较高,且难以获得整个结构的焊接残余应力分布.该文基于有限元法对某商用车驱动桥桥壳的焊接残余应力进行了仿真计算,考虑了焊接过程中相交引起的材料强度变化和体积变化,并与中子衍射法在桥壳焊缝附近的残余应力试验结果进行了对比,验证了仿...     

泡沫填充圆管的轴向压缩能量吸收特性

建立了泡沫填充圆管在准静态轴向压缩载荷作用下的吸能特性分析模型,分析了材料参数、几何参数对其比吸能(单位质量吸收的能量)的影响,并对其结构参数进行了优化。研究结果表明:泡沫填充圆管具有很好的吸能能力;泡沫材料的相对密度对比吸能有显著的影响,相对密度取适当值可使比吸能最大。另外,提高构成泡沫的实体材料的强度可有效地提高比吸能。     

泡沫填充圆管的动态轴向压缩吸能特性

为开发可用于汽车安全设计和航天器回收等领域的新型碰撞吸能结构,在泡沫填充圆管受准静态轴向压缩吸能特性分析模型的基础上,建立了轴向压缩条件下的动态吸能特性分析模型。分析结果表明,加载速率对泡沫填充圆管的吸能能力有较大影响,吸能能力随加载速率的增大而提高。该文还采用LS-DYNA软件对泡沫填充圆管的轴向压缩吸能过程进行了数值模拟,并与理论分析结果进行了对比。结果表明,二者具有较好的一致性。     

两种新型单拉平板剪切试件的设计与对比

为了利用单向拉伸试验机开展平板材料的剪切试验,设计了两种形状特殊的剪切试件,即对称剪切试件和偏置剪切试件,并对双相钢材料的两种试件分别进行了试验和数值计算,对比了两种试件的断口倾角、剪切工作区的剪应力分布、以及各应力分量和应力三轴度随加载位移的变化过程。结果表明:两种试件的剪切工作区剪应力分布均匀明显,剪切效果较好;对称剪切试件适用于研究材料的剪切模量、剪应力剪应变关系或者韧性较差材料在剪切模式下的失效破坏;偏置剪切试件适用于研究韧性较好材料的剪切失效破坏。     

大客车侧翻安全性多目标优化

建立某大客车的侧翻有限元模型,仿真结果表明,其初始设计无法满足侧翻法规要求,需要进行优化设计。为克服碰撞分析的高度非线性给优化造成的困难,结合均匀实验设计、响应面方法和逐步回归技术建立该客车的侧翻响应面替代模型,并以车体质量最小,车身结构吸能最大为目标函数,以满足侧翻法规为约束条件,采用NSGA-II算法进行多目标优化设计。对优化方案进行有限元仿真验证,结果表明,优化方案不仅使该客车满足了ECE R66法规的要求,而且减小了车体总质量,同时增加了车身结构的吸能,有效地提高了侧翻安全性。     

考虑系统变形的驱动桥准双曲面齿轮啮合效率计算方法

准双曲面齿轮是驱动桥系统的关键零部件之一，常在高速重载工况下工作。由于系统变形大且齿面啮合状态复杂，重载工况下会引起齿面载荷的显著偏载。因此，考虑系统变形对准双曲面齿轮啮合性能的影响具有重要意义。该文针对复杂工况下的驱动桥准双曲面齿轮，提出了考虑系统变形的齿轮啮合效率计算方法。首先，将驱动桥系统简化为多支撑轴系耦合模型，计算不同载荷工况下系统变形引起的齿轮啮合错位量。然后，基于齿轮机床加工参数计算实际齿面，并采用齿轮摩擦加载接触分析(frictional loaded tooth contact analysis,FLTCA)方法求解得到实际运行工况下齿面载荷分布与啮合效率。最后，通过驱动桥台架试验对比不同工况下齿轮副齿面载荷分布和啮合效率。试验结果表明：系统变形对准双曲面齿轮齿面载荷分布具有不可忽略的影响。同时，该试验验证了驱动桥准双曲面齿轮啮合效率计算方法的有效性。