工程工作站在卡车耐撞性分析中的应用

简要论述了汽车耐撞性解析的基本方程及计算方法。以一轻型卡车为例，结合计算方法讨论了工程工作站在卡车耐撞性解析中的应用的几个问题。介绍了一种适合于工程工作站的接触面设定方法。最后给出了一个数值模拟结果。     

浅谈汽车前纵梁耐撞性结构改进

文章主要进行了汽车结构耐撞性研究,分析客车特别是轿车和微型客车的车身结构对碰撞能量的吸收特性,寻求改善车身结构耐撞性的方法．使得车身结构在外力）中击下能以预计的方式变形,其变形量能控制在一定的范围内,在保证乘员安全空间的前提下．车身变形吸收的能量最大,从而使传递给车内乘员的碰撞能量降低到最小,尽可能使乘员所受的加速度最小。     

汽车薄壁杆件的轴向耐撞性分析

文章先阐述了非线性有限元法的基本理论,然后用ANSYS/LS_DYNA非线性有限元软件,对典型截面铝和A3钢薄壁杆件受轴向冲击载荷状态下的耐撞性能进行了数值模拟分析.为验证模拟结果的可靠性,进行了轴向碰撞试验.数值模拟和试验数据比较表明,两者之间具有很强的相关性.     

纯电动汽车正面抗撞结构耐撞性拓扑优化方法

为了解决纯电动汽车正面碰撞安全性差的问题,文章提出了一种综合考虑5种典型碰撞工况下整车优化区域以及动力电池布置分析的多目标耐撞性拓扑优化方法。基于混合元胞自动机(hybrid cellular automata,HCA)算法,耐撞性拓扑优化以单元相对密度为设计变量、结构内能密度分布统一为目标,运用固体各向同性微结构材料惩罚模型(solid isotropic material with penalization model,SIMP)下的变密度法进行材料分布;迭代收敛后,最终得到了传力路径优越、构型明朗清晰的耐撞性车身结构,同时得到符合整车性能要求的吸能纵梁形状。对优化后的整车模型进行的耐撞性验证表明,该优化结构让碰撞加速度与结构变形量同步最优化,大大增加了纯电动汽车正面碰撞的安全性,优化出的抗撞结构为纯电动汽车正面耐撞性设计提供了一定的参考。     

新颖波纹截面薄壁圆管的耐撞性

提出一种新颖的波纹薄壁圆形结构,采用数值对比分析方法,分析不同波纹截面形状对薄壁结构耐撞性的影响.结果表明:对于同一外截面形状的波纹,波纹内截面形状的变化使吸能相差10%;外截面是矩形的不同内截面波纹结构的吸能性要高于外截面是圆形的不同内截面波纹结构,其中,外截面为矩形,而内截面为圆形的波纹结构具有最优的吸能性,比外截面为圆形,内截面为矩形的波纹结构的吸能性提高34.5%;波长对薄壁结构的耐撞性也具有较大的影响,波长为7.8 mm的波纹管具有较好的耐撞性;与无波纹结构的圆管相比,外截面为矩形,内截面为圆形的波纹薄壁管在不影响吸能的情况下,可以使峰值力降低50.8%.     

某车型正面碰撞耐撞性与轻量化研究

针对国内某款微型MPV,首先用有限元方法进行正面100%碰撞工况数值模拟和对标,在基础模型和试验数据的基础上进行正面碰撞的结构耐撞性优化。然后在保证车身结构满足耐撞性要求,刚度、模态等其他性能基本不变的前提下,最大限度地减轻各零部件的质量,实现车身的轻量化和成本控制。最后通过100%正碰实车试验验证了此结构优化和轻量化方案是可行的。     

SPS夹层板双壳舷侧结构耐撞性研究

根据《钢夹层板材料船舶结构建造指南》对某双壳油轮舷侧内外壳进行SPS夹层板改装设计,应用非线性数值仿真方法,分析层合板建模法和三维实体单元在处理夹层板碰撞问题方面的差异.仿真结果表明,层合板建模法可以满足一般工程问题对精度的要求,是一种适宜在微型机上处理SPS夹层板碰撞问题的有效方法.采用层合板建模法,对比分析传统舷侧结构和SPS夹层板舷侧结构的耐撞性,验证了SPS夹层板结构可以提高碰撞力和能量吸收能力,耐撞性指标很大,是一种良好的耐撞结构.     

基于近似模型技术的圆管耐撞性优化设计

针对汽车纵梁前端的薄壁吸能圆管,进行了涉及半径与长度变量的形状尺寸参数化设计,提出对设计空间进行逐次拟合的方法,通过移动与缩放来不断更新与缩减整个设计空间,在新的设计空间中将试验设计、薄壁圆管的高精度近似模型以及小种群遗传算法相结合进行寻优.数值算例表明,最优设计不仅使薄壁圆管的吸能性得到改善,提高了优化设计的效率,而且还减轻了质量.     

产品跌落冲击耐撞性能稳健设计研究进展

跌落冲击是物体在短时间内受到强大冲击力而运动状态发生急剧变化的现象,是导致产品特别是小型机电产品外表破损、功能失效的主要原因。近年来,国内外研究学者针对如何提高产品抗跌落冲击的本质耐撞性能进行了大量研究。笔者从研究对象、研究方法等角度,系统总结了产品跌落冲击耐撞性和产品耐撞性能稳健设计的研究现状,归纳了有待进一步研究的问题。     

Y型浮式生产储油轮船侧结构耐撞性

利用先进的非线性数值仿真技术,对一种浮式生产储油轮(FPSO)的Y型船侧结构的耐撞性进行了研究．计算出5万t穿梭油船以6m／s航速正撞30万tFPSO Y型船侧结构的场景下,FPSO船侧的结构损伤、最大碰撞力-撞深和船侧构件吸能-撞深等曲线及数据,并与传统型FPSO船侧结构在同样碰撞场景下的相应数据进行比较,以评价Y型船侧结构在耐撞性方面的优势．     

轨道卧铺客车碰撞吸能特性研究

根据耐碰撞车体结构原理设计出具有吸能效果的耐碰撞性车体,进行了车体结构一、二位车端撞击刚性墙仿真研究,结果表明,该车体中车端结构产生塑性大变形,客室结构无塑性变形,车体耐碰撞性明显得到改善,车体纵向刚度分布合理。建立了单节客车碰撞动力学模型,仿真研究车钩缓冲特性,结果表明,带有车钩及防爬吸能装置的车体结构具有较好的吸能特性,在防爬吸能元件压溃行程全部压缩后,车体端部产生塑性变形吸能碰撞能量,客室未发生塑性变形。     

用并行算法计算射孔时的井底压力

将射孔孔眼考虑成线源，采用无限大平面中任意方向线段源的瞬时源函数Ｇｘｙ 及铅直方向的瞬时源函数Ｇｚ ， 根据Ｎｅｗｍａｎ 乘积原理得出一个射孔孔眼的Ｇｒｅｅｎ函数Ｇｘｙ ．Ｇｚ ， 再用叠加原理给出实际射孔情况下的地层压力、井底压力表达式．由于压力表达式非常复杂，射孔数目较多，采用并行算法，在曙光１０００ 并行机上进行计算，计算速度大大提高．为了验证该方法，与有限元方法进行比较表明：当时间较小时，两种方法所计算的结果略有差别；当时间较大时，两种方法所计算的结果没什么区别．     

结构非线性动力分析显式积分并行算法

对同时具有几何非线性、材料非线性和边界条件非线性的结构动力分析问题的并行性进行了讨论。提出了能有效用于该问题并行计算的双重区域分解法 ,重新规划了各处理机与宿主机间的任务分配。采用了数据整体传送技术 ,不需要处理子域交界面上的“影响单元”,减少了算法的复杂度 ,降低了通信开销。对 3 2 3 0 4 5阶自由度、 62 5 0 0时间步的大规模冲击接触问题进行了并行计算 ,在网络机群环境下采用 8个处理机并行计算时的并行效率为 84 .6%。结果表明 ,该并行算法对大规模非线性问题的并行计算非常有效     

机群环境下汽车碰撞的并行模拟

针对汽车碰撞这一大规模的冲击接触问题,尝试在机群环境下实现汽车碰撞过程的并行模拟。首先从冲击接触问题的有限元格式出发,分别讨论了显式内力计算和接触计算的并行算法,对接触计算分局部接触和大规模接触两种形式讨论了并行实现方案的异同,给出了在机群环境下冲击接触问题的并行计算程序详细流程。最后对某福特车型进行计算,计算结果和实验结果接近,且在8个结点机机群环境下,加速比可接近5.5。     

结构动力分析隐式积分并行算法与实现

在分布式并行计算机环境下进行了有限元并行算法的研究,建立了结构动力分析的两种隐式积分方法（Ｎｅｗｍａｒｋ方法和Ｗｉｌｓｏｎ－θ方法）的并行化方法与算法步骤,设计了变带宽一维存储时有效刚度矩阵的三角分解并行算法;基于Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ的分布式ＭＩＭＤ并行计算机上,采用３Ｌ并行ＦＯＲＴＲＡＮ编写了计算程序,并将其移植到有限元串并行混合分析软件ＰＦＥＭ中。以平面问题和空间板弯问题作为实例进行了数值计算。结果表明计算方法具有较高的并行效率。当自由度为７５７９,最大带宽为７２６时,２个和３个处理器工作的并行效率分别为０．７０和０．５５。     

一种球坐标型并联机构的弹性动力学分析

研究一种球坐标型并联机构的精确弹性动力学建模方法.以该机构为主进给模块的Tricept机器人已成功应用于汽车及飞机制造业.应用运动弹性动力学理论,分别建立其无约束主动支链、恰约束从动支链与动平台的运动微分方程,进而借助弹性变形协调条件组集系统的运动微分方程.为提高建模精度,各支链均离散为Euler-Bernoulli空间梁单元,其主动副(移动副)及连架副(虎克铰链)的处理则分别应用了节点自由度耦合技术与斜交支座原理.结合典型算例,进一步分析了工作空间中系统一阶固有频率的分布情况,明确了影响系统动态特性的关键设计参数,为具有自主知识产权的类Tricept机器人的动态优化设计及物理样机开发奠定了基础.     

拱坝-地基系统的三维有限元并行计算

拱坝稳定和破坏过程的三维有限元分析,对高性能并行计算提出了很高的要求.采用节点联系矩阵的概念,基于Jacobi预处理共轭梯度法,推导了适用于分布存储并行机的有限元并行element-by-element(EBE)方法,可以避免形成整体刚度矩阵,显著减少内存需求,并可自动实现计算任务的分配.编制了有限元并行计算程序,采用悬臂梁算例对其进行了验证,然后应用于二滩拱坝的有限元数值分析.计算结果表明,对拱坝-地基系统这样复杂的三维结构,有限元EBE方法是一种很有效的并行计算方法.     

结构动力分析显式积分并行算法与实现

在分布式并行计算机环境下开展有限元并行算法研究是计算力学领域的前沿课题之一。基于区域分裂法，提出了结构动力分析两种形式的显式积分法的并行算法及步骤；同时，在用Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ组成的分布式ＭＩＭＤ并行计算机上，采用３Ｌ并行Ｆｏｒｔｒａｎ编写了计算程序，并将其移植到串并行混合有限元分析软件ＰＦＥＭ中；最后，通过对三维空间钢架结构的实际分析，不仅验证了算法和程序设计的正确性，而且结果表明算法具有较高的并行效率。当２个和３个ＣＰＵ工作时，并行效率分别为０．８和０．７。     

一种等值线图绘制算法及其并行实现

提出了一种基于二次等参单元的等值线图绘制的并行算法,该算法根据有限元法将整个区域分割成多个互相连接的二次等参单元,通过并行生成每个等参单元的等值线,进而生成整个区域内的等值线,结果表明,在保证精度的情况下,提高了计算效率。     

线性元有限体积元法的一种并行格式

为有效解决规模庞大的数值计算问题,充分利用机器资源,提高计算效率,基于线性元有限体积格式,通过区域分解法,在三角形网格上提出一种适用于在多核机器或并行系统上运算的并行格式.数值实验结果表明,该格式在各类扭曲网格上,不仅可达到最佳的收敛速度,而且拥有良好的并行效率.