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.      

某轿车白车身的轻量化设计研究

文章建立了某轿车的白车身有限元分析模型,并根据白车身连接点刚度灵敏度分析,确定了白车身轻量化设计的设计变量;根据白车身自由模态分析,确定了轻量化设计的约束条件,从而建立了白车身轻量化设计的数学模型,通过轻量化设计给出了白车身的优化设计方案.     

Frontal Crash Analysis of a Fully Detailed Car Model Based on Finite Element Method

This paper sets up a highly detailed finite element model of a car for frontal crashworthiness applications, and then explains the characteristics of it. The geometry model is preprocessed by Hypermesh software. The finite element method solver program selected for the simulation is LS-DYNA. After the crash simulation is carefully analyzed, the frontal crash experiment is aimed to validate the finite element model. The simulation results are basically in agreement with the experimental results. The validation of the finite element model is crucial for the further research in optimization of the automotive structure or lightweighting of the vehicle.     

汽车车身碰撞性能的有限元仿真与改进

在碰撞仿真理论的指导下,以某型号小客车为研究对象,建立了整车正面碰撞有限元模型,并按照国家汽车安全法规CMVDR294的要求进行了整车正面碰撞试验的数值仿真,结果显示,与试验结果取得了较好的一致。根据仿真计算结果,对发动机罩及其铰链进行结构和材料两方面的改进设计,改善了发动机罩的变形吸能模式,在此基础上,为了更全面评价整车结构的耐撞性能,建立了整车偏置碰撞有限元模型,进行了偏置碰撞的数值模拟分析,计算了车身变形及其吸能特性。根据仿真计算结果,对前纵梁和前轮罩进行结构改进设计,提高了其吸能能力。     

某车型白车身材料选择优化

文章通过对车身材料选择趋势研究,车身钣金材料用途分析,以及对车身碰撞路径、板材工艺性及物流管理等各方面的考虑,确定某车型车身材料优化方向;经过优化,某型车身材料较优化前,在材料种类、高强度板比例、材料采购成本及模具成本方面都有明显的减少或改善,并且经过CAE验证分析,正碰和侧碰都能满足结构要求.     

白车身固有振动特性CAE及试验分析对比

汽车NVH性能设计需对白车身的固有振动特性进行分析。本文根据白车身模态实验的状态,建立相应的有限元模型,并对CAE和试验结果进行对比。结果表明:白车身的前三阶振型一致,第四阶振型基本一致;各个振型对应的固有频率误差在5%内;前二阶试验和CAE的固有频率略低于目标值要求,暂时风险接受,待路试试验验证后再决定是否进行优化;第三阶和第四阶试验和CAE固有频率都满足目标值要求。根据CAE规范分析得到的结果具有较高精度,针对本车,可用CAE方法进行模态优化,这对降低汽车生产成本,改善NVH性能具有重要意义。     

CFRP在商用车白车身驾驶室中的轻量化研究

通过实验与仿真建立了CFRP复合材料的本构模型.对某商用车白车身驾驶室进行静刚度和动态力学分析,在满足驾驶室车身刚度要求的条件下,选取CFRP复合材料对驾驶室模型进行材料代替,设计了钢/CFRP混合材料结构的驾驶室模型,并以通用有限元软件nastran对其求解.仿真结果表明,轻量化后的驾驶室模型的刚度基本保持不变,一阶扭转频率提升了27.3%,同时白车身驾驶室整体质量下降37.9 kg,降幅达到11.3%,轻量化效果显著,CFRP复合材料在汽车轻量化领域具有广阔的发展前景.     

面向事故分析的车身关键参数数值模拟计算

汽车碰撞事故再现方法中常用的动量/能量和变形/能量分析方法需要对所涉及车辆的部分参数(如恢复系数和刚度系数)进行确定,传统的参数确定方法需要通过多次实车碰撞试验进行统计分析计算,具有周期长、成本高等缺陷,不适应目前多品种小批量的生产方式.据此,提出利用被试验验证的整车有限元模型对上述参数进行多种速度下的数值模拟计算,并将模拟试验得到的恢复系数应用于一起真实碰撞事故的分析,结果验证了该参数的可靠性及该方法的可行性.     

并行计算在轻型客车耐撞性改进中的应用

为了提高某平头轻型客车的耐撞性能,组建了网络集群并行计算系统,建立了整车有限元模型,针对正面碰撞做了大量并行计算,对该车进行了耐撞性改进设计。数值算例表明:在8结点机网络集群条件下,并行加速比为6.45,并行效率为80.6%,计算效率得到了显著提高。实车碰撞试验结果表明:改进后该车主梁变形量增加约68mm,测得的加速度峰值降低约1/3,达到中国正面碰撞安全法规CMVDR294的要求。     

钢-混凝土组合梁的非线性杆系有限元分析

根据截面应符合平截面假定等基本假设提出了预应力钢-混凝土简支组合梁全过程工作中钢梁下翼缘应力达到0.2fsy、钢梁下翼缘初始屈服、钢梁腹板下翼缘0.3hw高度处屈服及构件正截面破坏这4个特征状态的弯矩、曲率计算公式.基于这些特征点,运用最小二乘法分析得到组合梁截面弯矩-曲率关系的解析表达式.此外,利用该解析表达式建立了组合梁的有限元分析模型,推导了组合梁的单元刚度矩阵,编制了相应的非线性全过程分析程序.该方法考虑了混凝土压碎、钢梁材料硬化对结构性能的影响,计算简单,易于在计算机上实现,计算结果与实测结果较吻合.     

基于ANSYS二次开发的榴弹强度分析软件

使用ANSYS参数化设计语言（APDL）进行二次开发,开发了榴弹弹体强度软件。该软件包括输入参数、创建有限元模型、施加载荷并求解和输出分析结果模块。可以针对选择的弹丸型号,导入弹体和装填物模型,创建有限元模型,施加栽荷、求解,最后输出结果．软件使用方便,界面友好。软件的计算结果可减少榴弹设计、试制反复次数,缩短研制周期。     

大型静电除尘装置主体钢结构的有限元分析

利用大型通用有限元分析软件ANSYS,对某型号静电除尘装置主体钢结构建立有限元模型,并对模型进行了有限元分析,研究了在各种载荷共同作用下主体结构应力(应变)以及位移(变形)情况。结果表明,分析计算具有较高的精度,所建模型和采用的计算方法合理,可进一步用于电除尘器结构的优化设计。     

直升机安全气囊约束系统仿真及试验研究

安全气囊作为降低直升机坠落伤亡风险的主要技术,能有效减轻飞行员在坠撞过程中的二次伤害。本文以某型号直升机为研究对象,参照汽车碰撞相关试验要求,开展气囊折叠及约束系统匹配设计,建立驾驶舱整机有限元仿真模型,通过气囊静态起爆试验和直升机整机跌落碰撞试验验证模型的有效性。通过灵敏度分析确定主要结构优化参数,并设计四因素四水平正交试验完成约束系统优化。结果表明,飞行员综合损伤值WIC减少8.91%,对飞行员的保护效果提高,为直升机被动安全领域提供研究基础。     

基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析

选取某燃料电池轿车作为虚拟试验对象，通过建立整车有限元模型和虚拟试验场，运用适当的计算方法，模拟了轿车的正面碰撞试验，并对其正面碰撞人体伤情指数进行分析，从被动安全性角度分析了燃料电池轿车的车身结构对正面碰撞安全性的影响．     

碰撞模拟过程中焊点的影响

叙述了有限元分析中主要的焊点处理方式,提出碰撞模拟中常用的模拟方法,对常用的焊点模拟算法进行了分析,以某国产轿车整车碰撞模拟为例,提出在碰撞模拟中必须考虑焊点断裂特性,否则将大大降低碰撞模拟的精度。     

商务车白车身试验模态分析研究

文章简述了试验模态分析的基本理论,针对某商务车白车身说明了模态试验模型的建立原则和测试系统的组建方法;对采集的数据进行了模态参数辨识,掌握了该白车身的结构动态特性;试验结果表明,测试系统组建满足精度要求,参数辨识结果有效可靠。     

大型电除尘器钢结构宽大梁有限元分析

根据某型号电除尘器钢结构主要部件宽大梁的结构特点，利用大型通用有限元分析软件ANSYS，建立了有限元模型，采用波前法对宽大梁进行了有限元分析，研究了在各种栽荷共同作用下宽大梁结构应力(应变)以及位移(变形)情况。结果表明，分析计算具有较高精度，所建模型和采用的计算方法合理，可进一步用于电除尘器钢结构的优化设计。     

基于MIDAS/Gen的槽式聚光器结构模态分析

针对槽式聚光器结构优化问题,根据张家港试验基地槽式聚光器实体装置,基于MIDAS/Gen建立槽式聚光器三维有限元模型,采用Lanczos模态计算方法,进行各角度工况下模态分析,得到槽式聚光器在不同工况下的结构模态特征.对槽式聚光器装置进行动力特性测试,测点布置在结构的多个位置,传感器主要布置在聚光镜的镜面中心位置.现场实测过程中选用优泰公司的软件和设备——动态信号采集系统、传感器以及采集仪等试验设备和装置,获取各测点的有效数据,通过优泰软件对原始数据进行处理,得到槽式聚光器装置的动力特性.将数值计算结果与原型实测结果进行对比验证,验证结果表明:本文建立的槽式聚光器三维有限元模型能够较好地模拟现有槽式聚光器结构,能够用于槽式聚光器的静态分析及结构优化分析研究,可以为进一步提高槽式聚光镜组的聚光效果和降低成本提供参考.     

大型电除尘器钢结构立柱部件有限元分析

利用大型通用有限元分析软件ANSYS,对某型号电除尘器钢结构主要承载部件立柱及连接立柱的墙体建立有限元模型,并对模型进行了有限元分析,研究了在各种载荷共同作用下立柱部分结构应力(应变)以及位移(变形)情况。结果表明,分析计算具有较高的精度,所建模型和采用的计算方法合理,可进一步用于电除尘器结构的优化设计。     

基于ANSYS的回旋加速器主磁铁优化设计

基于ANSYS软件的建模与磁场有限元分析功能,实现了回旋加速器主磁铁的优化设计.给出了由滑相角度估算磁极张角修正量的方法,根据滑相角度计算磁场沿圆周的平均值与等时性场的偏差;为消除此偏差,将磁场沿圆周的分布做硬边界近似,估算出磁极几何尺寸(磁极张角)的修正量.利用ANSYS软件创建和修正磁铁模型,计算磁场;通过束流动力学分析给出设计磁场与等时性磁场的偏差,据此对磁铁进行不断修正,实现磁铁的优化设计计算.为完成上述功能,开发了应用软件CMEF,把ANSYS自动建模计算程序和束流动力学计算程序集成在一起,形成一个完整的回旋加速器主磁铁优化设计软件.