Q3儿童假人颈部标定影响因子的分析与研究

汽车碰撞假人是碰撞测试所用的重要设备,定期标定是保证碰撞试验数据准确可靠的主要手段。Q3儿童假人在中国新车评价规程2018版中正式启用,而其颈部标定在所有标定项目中成功率比较低。因此,对该假人颈部标定各影响因素进行分析,并设计出正交试验表,筛选出显著影响因素蜂窝铝孔数和摆锤碰撞速度,然后分析两个因子对颈部减速度、假人头部转角和假人颈部转矩评价指标的具体影响,指导后续标定试验,旨在提高假人颈部标定的成功率。     

Q345B钢材GTN模型损伤参数标定及应用

目的标定Q345B钢材GTN模型损伤参数及评价损伤参数,并对钢管相贯节点的损伤起始位置进行预测.方法对取自Q345B钢材的光滑圆棒和带缺口的圆棒试样进行单轴拉伸试验,采用逆推法标定GTN细观损伤力学模型参数,并应用有限元分析方法预测相贯节点的损伤起始位置以及开裂破坏过程.结果引入的GTN细观损伤力学模型参数的支管端部荷载-相对凸凹变形曲线与试验结果吻合较好,有限元分析计算得到的损伤起始点荷载和位移与试验结果接近,并且有限元模拟的损伤起始位置与试验中观测到的裂纹开展起始位置相近.结论 Q345B钢材GTN损伤本构模型,能够模拟结构断裂过程,预测结构的断裂荷载、断裂位移、破坏位置.     

基于有限元逆向优化法识别22Mn B5板硬化模型参数

在车辆碰撞过程的数值模拟仿真中,硬化模型的类型及其表征精度对于分析结果的精度有着直接影响.为了更加科学地选取最优硬化模型并得到其精确参数,本文采用有限元模拟软件与优化软件相结合的有限元逆向优化方法,同时结合热成形22Mn B5高强钢板在不同变形速率下的单向拉伸试验,对Swift、Voce以及Hockeet/Sherby三种硬化模型自动进行参数识别优化,得到了不同应变速率下的最优硬化模型及其相关参数;根据优化得到的硬化模型参数,建立起了不同应变速率下表征材料变形的仿真卡片,用于有限元软件标定22Mn B5高强钢在各个应变速率下的应力-应变曲线以便应用于模拟仿真;结合数字图像相关(DIC)方法对试验数据与优化得到的模拟结果进行对标,发现22MnB5高强钢在硬化阶段的应力值逐渐趋向于某一定值,饱和类的硬化模型对其变形行为的表征精度更高.通过对单向拉伸试验过程的位移-载荷与局部应力-应变进行模拟和对标,发现Hockeet/Sherby硬化模型在各个应变速率下的表征精度均为最高.另外,设计了R5缺口、R20缺口、纯剪以及拉剪4种工况下的拉伸试验,并对所建立的材料卡片进行仿真验证,均得到很好的对标效果.结果表明,所建立的热成形22Mn B5高强钢材料卡片适用性良好,采用有限元逆向优化方法确定硬化模型参数的方法精度高且方便可行.     

基于网格变换技术的9岁儿童C4-C5颈椎有限元模型开发与验证

针对通过手动画高质量网格的传统有限元建模方法存在建模周期长的问题,应用网格变换技术,结合开发的一套自动识别并提取标识点的方法,快速地建立了9岁儿童C4-C5颈椎有限元模型.应用材料缩放的方法,获得了9岁儿童颈部材料参数,并参考尸体试验数据,在拉伸、前屈及后伸工况下对模型进行了验证.结果显示,与全部人工识别并提取标志点的方法相对比,该套取点方法节约了2/3~3/4的时间.开发的有限元模型网格质量高,平均几何模型精度误差是0.46mm.模型仿真输出值与试验值吻合良好,精度达到90%以上.通过该方法开发有限元模型可节省大量的时间,并且模型具有较高的生物逼真度.同时该方法具有较强的适应性,可应用于各类复杂几何的快速有限元建模.     

基于多点冲击的侧面碰撞台车试验方法

通过对侧面碰撞过程中车门内饰板运动过程的分析,简化车门侵入速度,建立了一种基于质量弹簧模型的可以复现车门板上多个点运动的侧面碰撞台车试验方法.在此基础上建立了基于MADYMO软件的侧面碰撞台车-假人有限元模型.通过仿真计算验证表明,基于多点运动复现的侧面碰撞台车试验得到的假人伤害值与整车试验得到的假人伤害值有很好的一致性.结果表明,该台车试验方法可以很好地复现车门内饰板、座椅与假人之间的相互作用关系,而且该方法非常易于在工程上实现,可以满足工程应用的需要.     

某车型侧面碰撞假人胸部伤害优化分析

通过PSM_Scaling的方法对某车型侧面碰撞仿真假人伤害值进行拟合,在模型验证的基础上,对侧面气囊点火时刻和泄气孔尺寸进行优化,改善假人胸部伤害情况.优化后肋骨压缩量最大值有所降低,T12弯矩Mx和T12力Fy得到明显改善,通过实车试验对优化方案进行验证,结果表明,假人胸部得分提高了2.98分.     

假人颈部标定试验台设计与验证

根据假人颈部标定试验法规要求,利用三维参数化特征建模技术创建了标准的英制摆臂模型。基于摆臂三维模型通过衍生技术创建其各组成零件,在保证法规要求的前提下通过调整英制摆臂模型参数进行公制转换,其零件在衍生参数关联的机制下自动更新。利用运动仿真确定了摆臂牵引系统的合理位置,并完成了试验台整机数字样机虚拟装配。基于三维模型关联生成二维图纸,加工制造了试验台设备。经实际标定试验验证,试验台各项性能指标全部达到设计要求,完全满足法规试验规定。     

基于多目标优化的儿童座椅匹配方法

基于一款已获得国家专利的集成式儿童安全座椅约束系统参数可调的特征,选择座椅高度、靠背角度、安全带限力器限力值为优化变量,以儿童乘员头部损伤、胸部损伤、颈部损伤为优化目标,采用多项式回归近似模型和多目标进化算法相结合的方法对该集成式儿童座椅在保护3岁、6岁、10岁儿童乘员时的可调约束参数进行了多目标优化.结果表明:优化后的约束参数能对上述儿童乘员提供更好的保护作用,优化效果显著.最后在得到的3组优化约束参数的基础上,提出了一种针对3～10岁不同身材儿童的自适应匹配方法.     

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。     

冷轧不锈钢管二辊模具优化模型的建立与验证

以皮尔格轧机冷轧304不锈钢管为例,建立二辊模具的关键参数优化模型.首先通过在不同应变速率下材料的拉伸试验获得真应力-应变曲线数据,通过对真应力-真应变曲线进行非线性拟合,获得304不锈钢的本构方程;然后根据皮尔格冷轧钢管的变形特点,结合增量理论得出钢管当量变形量的计算方法,融合孔型参数和各工艺参数之间的关系,推导出二辊模具孔型变形区压下段和精整段长度之比Q值与材料应变速率之间的优化方程;最后利用材料卸载定律解出冷轧304不锈钢管过程特定阶段时的应变速率值,解出不同尺寸精度无缝钢管的Q值.以计算出的Q值为二辊模具的设计参数,根据皮尔格轧机孔型设计优化程序设计出轧辊和芯棒,并利用有限元仿真软件和现场轧制试验验证了本优化模型的正确性,验证成品管能够达到预期的尺寸精度.     

后碰撞中乘员颈部肌肉有限元模型的建立与验证

建立并验证了具有主动力响应的乘员颈部肌肉有限元模型,用于研究颈部肌肉主被动响应对后碰撞载荷下乘员头颈部动力学响应及颈部损伤的影响.运用50百分位成年男性颈部的MRI数据重建了人体颈部肌肉三维数值模型,采用克里格插值方法将其与头颈基础模型进行匹配.肌肉材料定义采用Ogden材料和Hill材料相耦合的办法以分别模拟肌肉的被动和主动特性.根据Davidsson等人开展的后碰撞台车志愿者试验数据对该颈部肌肉模型进行了验证.结果表明,肌肉激活状态下与未激活时比较,头部质心相对T1位移减小了12mm,头部角位移减小了4°,肌肉主动力影响显著.该模型的数值模拟结果与志愿者试验结果吻合较好,模型具有较高的生物逼真度,可应用于后碰撞中的乘员颈部损伤研究.     

汽车侧面碰撞中头胸部安全气囊的优化研究

为减少汽车侧面碰撞中驾驶员胸腹部的综合伤害,并保证头部HIC值满足C-NCAP的法规要求,采用有限元分析模型、逐步回归代理模型和序列优化方法对头胸部气囊进行了优化设计.以验证过的汽车有限元模型为基础,建立了一个L型头胸部气囊的有限元仿真模型.模拟了侧面安全气囊在侧碰撞条件下的响应过程,优化分析了气囊设计参数,从而进一步提高了该车的综合安全性能,进而对其优化解的可靠性进行了评估.研究结果表明:安全气囊材料泄气参数为0.040 8,气囊体积约为10.32 L,起爆时间为10 ms为最优,得到侧面碰撞的综合伤害评估值下降了16%,且保证了头部HIC值满足法规要求.     

基于混沌粒子群算法的伺服阀动态参数寻优

以双喷嘴挡板伺服阀为研究对象,确定6个动态参数为待寻优参数,根据快速性和稳定性的优化目标,建立伺服阀动态参数优化模型。优化模型运用混沌粒子群优化算法对伺服阀的动态参数进行寻优,得出一组最优解。通过对寻优前后数据的MATLAB仿真对比分析,验证了优化模型和优化方法的有效性。     

大跨度拱桥静动力试验与结构识别的实践

由于有限元建模中存在不确定性因素的影响,大跨度拱桥初始设计模型的理论分析结果与现场测试数据之间存在一定差异.为了消除模型校验技术中的认知不确定性和随机不确定性,从而更好地进行结构识别,本文以来华大桥和巴溪洲大桥为例,对其中若干关键问题进行了讨论.通过合理地现场勘察与精确的有限元模拟相结合,基于灵敏度分析方法进行不确定性参数筛选,并最终采用最小二乘法进行参数优化,实现了可靠的结构工作状况评估与响应预测.研究包括现场静动力试验、有限元模拟、模型校验、响应预测和校验合理性评估等.基于精确建模和模态参数的校验技术可以有效地减小有限元模型与现场静动力试验结果之间的误差,使用未经试验结果校验的设计模型,进行两座桥梁校验系数的评估,分别存在着21%和23%的误差.     

基于MBC工具箱的汽车内板件成形多目标优化

摘要： 为了研究成形工艺参数对板料成形回弹量和板料厚度的影响，以某汽车内板件为对象，基于MATLAB软件中MBC (Model Based Calibration)工具箱建立了参数（摩擦系数、压边力、成形阻力系数和板料尺寸）与目标函数（回弹量和板料厚度）之间的数学模型，借助于MBC工具箱中的CAGE优化模块对目标函数进行优化，得到最佳参数组合，即摩擦系数0.125、压边力350 kN、板料尺寸250 mm×360 mm，拉延筋阻力系数分别为20%、10%、6%和35%.同时，通过有限元模拟和实际生产实践，验证了所提出方法的可行性.     

直驱式电液伺服阀用线性力马达耐高温优化设计

线性力马达研究在高温下永磁铁存在退磁、线圈散热能力下降导致许用电流降低等问题,对材料选择和结构优化设计提出了挑战.文中从线圈参数、气隙结构、永磁材料等方面对6通径DDV阀用线性力马达进行优化设计.利用Ansoft Maxwell软件建立线性力马达有限元仿真模型,针对线圈结构参数,重点研究安匝数的优化选择;针对气隙结构参数,研究气隙宽度、高度等因素对马达力性能的影响;对耐高温永磁体的材料进行优化选择.仿真与实验结果表明:优化后的线性力马达耐高温能力和输出力显著提高,工作油温最高可达200℃,驱动力在100N以上.      

基于独立碰撞工况的儿童约束系统参数优化

为实现获得专利的集成式儿童安全座椅在碰撞事故中对乘员的最佳保护,以6岁儿童乘员为研究对象,采用经验证的约束系统模型,在正碰、侧碰和追尾等3种汽车碰撞工况下,分别结合拉丁超立方、正交、均匀试验设计方案和多项式响应面代理模型的方法,对座椅高度和座垫深度等设计参数进行碰撞仿真分析和优化设计.仿真试验结果表明,优化后约束系统儿童乘员损伤值在3种独立的碰撞工况下均有显著下降.     

ADAMS在汽车前悬架仿真应用与优化研究

根据多刚体系统动力学原理,利用ADAMS/VIEW模块建立了双横臂独立前悬架虚拟样机模型,对前悬架的运动学特性进行了仿真.在此基础上通过对前悬架进行参数化设计,研究分析以轮胎的侧向滑移量绝对值最小为优化目标,对前悬架进行优化,取得了更加良好的仿真结果.并得到了优化后的前悬架布置方案.     

考虑钢梁翼缘断裂的组合框架抗震性能分析

基于钢-混凝土组合框架抗震性能试验,考虑材料、几何及接触非线性,采用Msc.Marc建立了钢-混凝土组合框架的有限元分析模型.有限元模型中引入基于应变的钢梁翼缘断裂准则,能够较好地模拟钢梁翼缘的断裂现象.有限元模型的整体及局部计算结果均与试验结果吻合良好.在试验验证的基础上,对有限元模型进行参数分析,研究了楼板宽度、剪力连接程度、轴压比等参数对钢-混凝土组合框架刚度、强度及延性的影响.研究发现,在试验及3维建模中,为了准确反映楼板对组合框架抗震性能的影响,楼板宽度至少应取为跨度的1/4;轴压比对组合框架延性有较大影响;楼板厚度、剪力连接程度对组合框架抗震性能影响较小.结合相关组合结构设计规范,讨论了各项参数的合理取值,对组合框架抗震设计提出了建议.