地铁车辆铝合金车体与不锈钢车体的对比及发展

地铁车辆的车体材料选材,是关系到地铁运营的安全、可靠、快速、轻量、经济、适用的重大因素之一。文章结合当前国内城市地铁车辆车体的使用及选购情况,借鉴国外经验,针对不锈钢、铝合金车体的材料和结构特点进行分析、比较,并对两种车体材料的发展动向进行了探讨,为城市轨道交通车辆车体材料的选型提供依据。     

基于三点支撑法镁合金刚度特性的实验研究

镁合金的弯曲刚度是其工程应用的重要考核指标之一.通过三点支撑法分别研究了厚度为2.16mm与3.66mm的AZ31和AZ31B镁合金板的杨氏模量及弯曲刚度.结果表明,AZ31和AZ31B镁合金的杨氏模量和弯曲刚度相差不大.杨氏模量的值介于41.74~45.1GPa之间,弯曲刚度的值介于28.4~30.8GPa之间.对与3.66mm厚镁合金试件具有相同面密度的铝合金和钢质试件做了相同的研究,结果表明,镁合金板具有更高的抗弯系数.同时AZ31镁合金的比刚度为钢板比刚度的93.2%,比铝合金板高20.6%,AZ31B的比刚度比AZ31的略低.因此,镁合金是最合适的轻量化设计材料.     

大学生方程式赛车碳纤维轮圈结构设计与优化

大学生方程式赛车轮圈的轻量化设计对减轻簧下质量,提高赛车性能有着重要意义。采用有限元法研究赛车碳纤维轮圈的轻量化设计,对轮辐结构形式进行探究以寻求更高刚度,在多工况条件下对设计方案铺层结构进行多步优化以实现质量的减轻。分析表明,具有斜辐板设计的轮圈比直辐板轮圈有着更好的刚性;碳纤维铺层厚度分区优化是实现轻量化的有效方法,最终设计较原铝合金轮圈质量减轻56%;对碳纤维轮圈的结构优化使材料的最大应力和应变减小,整体刚性提高35%,失效因子降低8.1%。     

基于自适应响应面法的白车身结构轻量化设计

白车身是汽车的重要组成部分,许多汽车制造业已经把白车身轻量化设计作为重要研究方向之一。如果能对白车身进行轻量化设计,就能达到节能减排的目的。以某白车身为研究对象,基于自适应响应面方法对白车身模型进行优化求解。首先利用有限元法获得白车身的模态、刚度和强度,并通过模态和刚度的灵敏度分析筛选15个钣金件作为变量;利用田口实验进行15因子3水平实验设计,根据田口实验数据创建响应面;然后使用最小二乘回归和移动最小二乘法进行响应面拟合,基于自适应响应面方法对其进行优化求解,并进行仿真实验对比。结果表明,使用本文方法可以将白车身质量减重18.924 kg,减重了4.736 9%,并且利用此方法进行的轻量化设计使得白车身的3个静强度工况的最大应力均有所下降,并在满足刚度和强度条件下,实现了白车身轻量化要求。     

镁合金材料的应用及其加工成型技术

综合介绍了镁合金材料的基本性能、产品优越性和典型产品的应用,着重分析讨论了镁合金材料加工成型技术和存在的问题,以及我国镁合金材料研究和应用的发展现状。并就镁合金材料的应用前景、开发潜力和尚需解决的问题等方面进行了探讨。     

镁合金靶板抗弹性能数值模拟

 质量是影响兵器装备实现战场快速反应能力的主要因素之一,因此现代高技术战争对兵器装备的质量指标提出了极为苛刻的要求。发达国家均投入巨资研究轻质结构材料以及与之配套的先进制造技术,以期减轻兵器装备质量,提高兵器装备的机动性,增加携弹量和野战辅助系统用量,提高士兵战场生存和作战能力。镁合金由于自身优点,成为兵器轻量化的理想材料。本文采用数值模拟方法,对AZ31B镁合金靶板的抗弹性能进行数值模拟研究,建立了3种不同类型侵彻体侵彻靶板模型,并给出了镁合金靶板被侵彻贯穿的一般过程。在铝合金和钢靶板面密度相同情况下,比较分析镁合金靶板的抗弹性能。结果表明,镁合金的抗弹性能较好,同时其抗弹性能与射弹参数、靶板厚度密切相关。     

纯电动汽车车身多目标拓扑优化设计

为解决纯电动汽车车身设计中仍沿用传统车身,未同时考虑碰撞相容性和正面碰撞安全性的问题,基于混合元胞自动机拓扑优化方法,以在约束条件下吸收碰撞能量最大化为优化目标,对车身结构进行多工况概念设计,从而确定出合理的电动汽车车身布局,设计出了一种满足正面碰撞安全性与碰撞相容性的车身头部结构.结合拓扑优化结果进行有限元模型验证与厚度分析,结果表明:2~3mm的汽车头部厚度可在满足正面碰撞安全性条件下平衡碰撞过程中车体结构的纵向错位,保证碰撞力的均匀分布,实现车身轻量化.     

采用半熔挤压法制备镁合金板的技术及应用

采用半熔挤压法制备镁合金板在镁合金板制造行业是一项新技术.传统制备镁合金板的生产工艺都是将镁合金板坯经过预热、反复升温和多道轧制才能制成镁合金薄板,设备大、能耗高,因为镁合金板在轧制过程中边缘部分容易开裂,因此成品率很低、成本很高.采用半熔挤压法制备镁合金板,先将镁合金加工成细小粒子,然后送进螺杆旋转式挤压机,在氩气（Ar）保护下通过梯度加热、旋转挤压、圆管模具和圆管切缝整平来制成镁合金薄板.半熔挤压法制备镁合金板的生产工艺具有设备和工艺简单可靠、能耗低、成品率高、废料少和生产成本低的显著优势.为生产高质量低成本的镁合金板提供了一条有前景的道路.     

波阻抗梯度材料超高速正/反撞击下防护特性研究

为分析梯度分布对波阻抗梯度材料超高速撞击防护特性的影响,针对梯度分布为钛合金/铝合金/镁合金的波阻抗梯度材料,设计开展了以钛合金为撞击面（正撞击）、镁合金为撞击面（反撞击）的超高速撞击实验与数值模拟研究.研究获得了实验条件下防护结构碎片云特性及后墙损伤特性,并借助数值模拟,深入分析了不同撞击条件下弹靶冲击压力特性、内能转化特性.结果表明,正撞击有利于增大弹靶冲击压力,促进动能向内能的转化,从而提高防护能力.     

压铸铝、镁合金缸盖罩NVH性能对比

对新型镁合金材料AZ91D在缸盖罩轻量化设计中的NVH性能进行了研究,采用有限元和边界元的方法对缸盖罩材料替代前后的NVH特性进行了对比分析.结果表明,原铝合金缸盖罩材料替换为镁合金后,结构各阶固有频率和刚度略有下降,但是由于镁合金结构具有良好的阻尼特性,缸盖罩结构表面振动响应明显变弱,表面辐射噪声得到了抑制.同时对仿真结果进行了相关试验验证.     

轻质结构发动机罩设计研究

以汽车发动机罩为例，结合材料特性、生产工艺、连接工艺等方面因素，设计四种不同材料发动机罩结构方案．采用拓扑方法优化、改进结构，并通过有限元结构模拟计算，比较分析并评价各方案．选择其中综合性能优势最为显著的复合材料结构方案进行试制并试验．通过对比模拟计算结果和试验结果，验证了复合材料结构方案的性能优越性．在轻量化方法、设计试验规范、选材与结构等方面，为汽车车身的轻量化研究探索了一条技术路线。     

高强度变形镁合金ZK60的研究现状

镁合金因其具有很高的比强度、良好的铸造成型性、优越的阻尼吸震降噪性能、电阻屏蔽性能等诸多优点而受到广大材料工作者的强烈重视,而ZK60镁合金则是高强度变形镁合金中性能最为优越的合金之一.文章综述了ZK60合金发展历史、组织研究现状、力学性能研究现状、表面处理研究现状、应用现状以及合金元素和微量元素对ZK60合金组织和性能的影响.在此基础上,提出了改善ZK60镁合金组织性能的方向和途径,并对其表面处理和应用现状做了分析和展望.     

耐热镁合金的研究进展

镁合金材料在航空、航天、高端装备制造及汽车等领域得到了广泛的应用,但在其服役过程中存在着耐高温差的问题。本文综述了含铝元素与不含铝元素两大类耐热镁合金的研究进展。在含铝耐热镁合金中,混合稀土元素的添加可改善材料的综合力学性能;添加碱土元素可起到提高其阻燃及细化晶粒等作用;添加第Ⅳ/Ⅴ族元素能明显的改善镁合金的高温力学性能。在不含铝耐热镁合金中,添加稀土元素同样可得到综合性能优异的镁合金材料;Mg Th、Mg Ag系镁合金具有很好的抗高温蠕变性能。随着耐热镁合金合金化和微合金化的深入研究,将对该系列新型镁合金材料的新技术开发与应用提供重要的理论依据,同时也为镁合金提供更广阔的发展前景。     

镁合金车轮成形工艺及模具研究

针对铸造镁合金车轮存在缺陷及力学性能相对较差等问题，制定了锻造镁合金车轮成形工艺，并根据该工艺要求设计了成套模具，确定了工艺参数和工艺步骤，试制了车轮产品。实验性生产表明：该工艺具有简单易行、生产效率高、易于自动化等优点；设计的成形模具设有特殊卸料及补温装置，保证了工艺的顺利实施；车轮产品的力学性能好，顺利通过了标准台架试验检测；节能效果对比测试表明：与同款式铝合金车轮相比，镁合金车轮实现减重35%、等速路跑测试条件下节能约11%、等速台架测试条件下节能约15.4%。     

6N01-7N01铝合金T型焊接接头的微观组织与性能的研究

6N01和7N01铝合金是高铁列车车体上大量使用的2种重要的轻量化结构材料.本文利用EBSD、光学显微镜、维氏硬度测试和加速腐蚀实验研究了典型6N01-7N01铝合金T型焊接接头的微观组织、硬度分布和腐蚀特性.结果表明:焊缝、熔合区和热影响区的晶粒组织特征存在显著差异.焊缝组织为等轴晶,熔合区组织为等轴晶和柱状晶.靠近焊缝处的6N01合金存在部分晶粒异常长大现象,而7N01合金仅发生了回复和部分再结晶.6N01合金一侧的热影响区会出现硬度比焊缝更低的硬度谷,即软化区,这是由析出相受焊接热的影响发生明显的粗化导致的.经腐蚀实验后,焊缝的硬度显著降低,焊缝和热影响区为焊接接头腐蚀最严重的区域.     

Dynamic Analysis and Optimization of a Solar Car Using FE Method

As we all know, the design of solar car focuses on lightweight in order to reduce the energy expenditure. However, the lightweight can induce large vibration, particularly in lower frequencies. The vibration not only influences the riding comfort but also cause the fatigue breakage. So the dynamic performance of the solar car must also be taken into account. In this paper, the finite element model of a solar car frame is built, and the modal analysis is also performed. Afterwards,the frequency responses of the frame are analyzed under harmonic load. Finally, some modification is performed on this frame by structure optimization procedure.     

镁及镁合金植入性医疗器械的应用研究进展

镁及镁合金作为生物医用材料具有优异的力学性能和生物相容性,可自主完全降解,而且资源丰富、易于加工成型。本文综述了镁及镁合金植入性医疗器械在骨科和心血管领域的应用现状和最新研究进展,认为目前在临床存在的主要问题是体内耐腐蚀性较差和降解速度未得到有效的控制,未来应向提高耐腐蚀性、控制降解速度等方面发展,有望在临床上得到更广泛的应用。     

Lightweight design of automotive front crossbeam assembly

This paper reviews the development course of the front crossbeam assembly for a self-owned brand vehicle model based on lightweight and passive safety performance.Combining with an A00 model variant,the paper details the design of extruded aluminum-alloy front crossbeam assembly from the perspectives of optimal design,performance verification, lightweight effect and cost control.The following results in the technical and engineering applications have been achieved.The weight of the developed aluminum-alloy crossbeam can be reduced by 51%.The simulated analysis of the collision rigid wall,the 40%offset hammering as well as the static crush test of energy-absorbing box show that alter reasonable materials matching and size optimization of the crossbeam and the energy-absorbing boxes,the level of crash safety can be improved.The price of aluminum-alloy front crossbeam can be lowered by using the extruding die instead of the stamping die to reduce the die cost-sharing.     

铝合金地铁车内低频结构噪声特性预测

针对轨道不平顺引起地铁车辆车体壁板振动产生的车内低频结构噪声问题,建立了铝合金地铁车辆车体结构有限元模型、车内声场边界元模型和车辆轨道耦合模型,进行了动力学分析,得到轨道随机不平顺激励下,车体所受激励载荷并施加于车体结构的有限元模型,在ANSYS软件中进行了车体结构谐响应分析,得到车体振动响应.将得到的车体振动响应作为边界条件传递给车内声场边界元模型,在SYSNOISE软件中计算了频率0～200 Hz范围内车内不同位置的低频结构噪声分布特性.结果表明:车内最大声压级超过75 dB;车体结构特点以及激励载荷情况直接影响车内结构噪声特性;减少轮轨激励载荷或优化车体结构,均可降低车内结构噪声.     

1t固定式矿车车箱受力变形的有限元分析

针对矿车车箱受力复杂,钢板厚度仅凭经验确定的情况,在受力分析基础上,应用AN-SYS有限元软件,建立1 t固定式矿车车箱数值模型,并分析机车牵引制动碰撞时受力最大车箱的应力及变形情况。结果表明：4、4.5 mm壁厚车箱均能够满足强度和刚度要求;设置加强筋后,4 mm壁厚车箱刚度明显提高;在提高车箱材料的耐磨性和耐蚀性前提下,可以通过减薄壁厚实现车箱轻量化。该研究给出了一种新的矿车车箱受力变形分析方法,为新材料矿车车箱的研制提供了有益参考。