基于相似理论的车身底部防护仿真分析研究

传统arbitrary lagrange—Eulerian(ALE)算法模型大、耗时长。为了解决这些问题,提出了一种改进算法。利用仿真软件LS-DYNA,采用ALE算法和试验数据相对比,验证缩放前模型的仿真准确性;然后根据缩放理论,等比例缩小整车模型和炸药当量,同样用ALE算法对车身底部在爆炸冲击波作用下的动态响应进行仿真,得到驾驶室底板的位移和速度曲线。最后将仿真结果与原模型仿真值和理论计算值进行对比。结果表明:运用相似理论对驾驶室进行仿真所得结果与理论结果吻合较好,可应用于爆炸冲击波对车身底板的防护仿真研究中。     

回归分析方法在车身结构设计中的应用研究

为研究车身结构对车辆侧碰安全性的影响,提取车身侧面结构作为研究对象,应用拉丁超立方试验设计方法对某款汽车设计了110组侧碰仿真试验,提取了关键位置的车身响应及假人伤害值,建立了车身响应与假人伤害的多元线性回归模型及逐步回归模型,并利用逐步回归模型的等效关系式获得不同位置的车身响应对假人伤害的贡献率,据此对车身侧面结构件进行优化设计。通过试验验证可知,优化后的试验样车满足法规要求,为其他车身侧面结构设计提供参考。     

爆炸冲击下座椅底部防护性能改进及参数分析

爆炸冲击下座椅底部防护性能的研究日益受到关注。针对某特种车辆爆炸冲击环境下乘员防护座椅受到瞬时高强度冲击时的防护性能进行研究,建立整车爆炸环境。利用仿真计算与试验所得座椅安装点加速度及乘员响应对有限元模型进行验证,通过改进座椅安装方式分析对比座椅底部防护性能,借鉴AEP55乘员伤害准则,对乘员约束系统中弹簧刚度、黏性阻尼系数、坐垫刚度3因素运用拉丁超立方试验设计进行座椅参数影响分析。研究发现:座椅侧面安装方式相对底部安装方式能够达到14.5%的综合防护能力提升;弹簧刚度、黏性阻尼系数及坐垫刚度对座椅防护性能有显著影响并呈现一定相关效应。为后续底部防护座椅设计优化提供导向。     

爆炸冲击下座椅底部防护性能改进及参数分析研究

爆炸冲击下座椅底部防护性能的研究日益受到关注。针对某特种车辆爆炸冲击环境下乘员防护座椅受到瞬时高强度冲击时的防护性能进行研究,建立整车爆炸环境,利用仿真计算与试验所得座椅安装点加速度及乘员响应对有限元模型进行验证,通过改进座椅安装方式分析对比座椅底部防护性能,借鉴AEP55乘员伤害准则,对乘员约束系统中弹簧刚度、粘性阻尼系数、坐垫刚度3因素运用拉丁超立方试验设计进行座椅参数影响分析,研究发现：座椅侧面安装方式相对底部安装方式能够达到14.5%的综合防护能力提升;弹簧刚度、粘性阻尼系数及坐垫刚度对座椅防护性能有显著影响并呈现一定相关效应。为后续底部防护座椅设计优化提供导向。     

车辆底部防护蜂窝夹层结构抗冲击性能分析

为满足车辆底部爆炸冲击防护需求,仿真分析爆炸冲击作用下单层纵向、横向布置蜂窝夹层结构与1.5层、双层横向布置蜂窝夹层结构的防护性能,对比分析不同蜂窝结构的压缩变形、吸能、车身地板加速度和假人小腿垂直方向受力,并对双层横向布置蜂窝夹层结构进行试验验证.分析结果表明:横向布置蜂窝夹层结构吸能性能较好,纵向布置蜂窝夹层结构刚度和强度较好,双层蜂窝夹层结构抗冲击性能较好.      

基于LBE方法的驾驶室防护仿真

利用LS-DYNA动力有限元软件,分别用ALE(arbitary Lagrangian Eulerian)方法和LBE(load blast enhanced)方法模拟5种不同装药量下四边约束靶板的动态响应,并与试验进行对比验证LBE方法的正确性及优越性.基于LBE方法对某型车辆驾驶室在3种不同装药量产生的爆炸冲击波作用下的动态响应进行仿真模拟,得到驾驶室应力和节点位移云图,并与试验结果进行对比.结果表明采用LBE方法对驾驶室进行仿真所得结果与试验结果吻合较好,可应用于爆炸冲击波对车辆驾驶室的损伤仿真研究.      

某两栖车辆新质材料白车身模态分析与测试

坦克装甲车辆的车身作为一种大型箱式承载结构,不仅要承受各种载荷作用,还要具有一定的防护能力,是一种较为复杂的承载系统。车身作为装甲车辆全寿命周期内一个重要承载体,白车身结构设计与试验模态的分析,对于装甲车辆性能与可靠性具有重要的影响。为了获取某两栖车辆车身动态特性参数及验证其结构合理性,本文以某新质材料两栖车辆白车身为研究对象,分别对其进行了计算模态与试验模态分析。通过白车身模态参数与试验模态结果对比分析,验证了有限元模型的可靠性。基于该两栖车辆车体结构模态分布,分析得出车体结构设计的合理性,可避免大部分低阶模态耦合的发生。同时,为避免车辆机动中产生的共振,对悬挂装置等外部激励源的匹配设计提出了建议,为某两栖车辆车身结构的优化设计及改善车辆的动态响应特性提供了理论依据。     

车辆防护座椅性能及缓冲吸能器性能分析

抗爆炸冲击座椅广泛应用于我国军用车辆,其缓冲吸能组件特性直接决定座椅防护性能的优劣。为使乘员损伤达到最小,针对某型军用车辆在底部爆炸环境下乘员防护性能进行研究。通过实车底部爆炸试验获取的座椅安装点冲击信号,利用座椅冲击试验台测量不同参数缓冲吸能组件载荷-位移特性,通过有限元模型对试验进行验证和优化。以AEP55乘员伤害准则为目标,研究某军用车辆座椅防护性能提升方法。结果表明,改进后的缓冲吸能组件载荷-位移特性曲线能够显著降低乘员损伤并充分利用座椅行程。为后续座椅缓冲吸能组件设计优化提供导向。     

爆炸环境下车辆地板加速度对乘员小腿损伤的影响

通过给地板施加不同的加速度作为边界条件的方法,研究了加速度上升斜率、峰值、持续时间与小腿损伤之间的关系。首先建立了整车有限元模型;并通过整车爆炸试验验证了模型的准确性。然后验证了利用简化模型研究乘员小腿损伤的可行性;并探究了可以精确仿真小腿损伤的最简边界条件。最后通过改变加速度参数研究了加速度对小腿损伤的影响。结果表明,最简边界条件为至少获得乘员脚部和座椅安装点的加速度值;加速度的持续时间和峰值对乘员小腿损伤的影响较大。对整车爆炸试验操作与设计防护车辆底部结构有一定的指导意义。     

基于某特种车辆爆炸冲击下驾驶室内声场分析

根据某军用越野车的整车结构建立了结构有限元模型、流场和土壤有限元模型及声腔有限元模型。在对其进行6 kg TNT当量地雷替代物爆炸试验的前提下,在Ls-dyna中利用欧拉-朗格朗日算法和流-固耦合算法对其进行了整车爆炸有限元分析;并进行了对比,验证了有限元模型的准确性。提取Ls-dyna中的爆炸结果作为边界条件,利用LMS Virtual.lab对其在爆炸条件下的驾驶室内声场进行了声学分析;并与试验中测得的乘员耳侧声压级进行了对比,证明了所用方法的有效性。利用一套完整的流程,提出了一种研究车辆防护的新方法。     

近场水下爆炸载荷对舰船结构的局部毁伤特性

主要采用任意的拉格朗日-欧拉（ALE）方法的LS-DYNA软件,对舱段结构在水下近场爆炸与水下接触爆炸情况下的毁伤特性进行研究.为验证该方法的有效性,首先运用该方法对TNT炸药在水下爆炸产生的冲击波峰值进行模拟,将模拟得到的仿真值与经验公式的计算值进行对比,从而验证该方法的有效性.运用该方法对平板水下接触爆炸实验进行验证,将模拟结果与试验结果进行对比,进一步验证ALE方法的有效性.最后,采用ALE方法分别对不同结构型式的舱段在水下近场爆炸与水下接触爆炸进行数值模拟,研究不同结构型式舱段结构在不同工况下的毁伤特性,定量分析破口大小与结构毁伤模式.      

整车刚柔耦合动力学模型及平顺性优化

为了研究车身的弹性变形对整车行驶平顺性的影响,在ADAMS/Car模块中建立整车刚柔耦合模型,依据相关试验法规,进行了随机路面输入下的平顺性仿真试验,并通过实车道路试验对比验证模型的正确性和合理性.利用验证后的整车刚柔耦合模型和试验设计技术,对悬架的弹簧刚度系数、减震器阻尼系数进行优化.优化后车身质心处垂向振动加权加速度均方根值降低了12.6％,表明悬架系统参数的合理匹配可以明显改善车辆的行驶平顺性.     

爆炸荷载作用下大坝破坏分析的数值模拟研究进展

对近年来爆炸冲击荷载作用下大坝动力响应和破坏分析所采用的数值模拟方法的研究进展和发展趋势进行综述。重点总结现有计算爆炸力学数值方法进行大坝爆炸动力响应特征和破坏过程分析的研究成果,指出大坝爆炸响应分析是一个涉及炸药爆炸、爆炸冲击波形成和传播、冲击波或爆炸产物与坝体相互作用以及坝体结构动态响应的完整连续过程,同时总结了水库大坝环境中的爆炸荷载分类、特点及其对大坝结构的破坏效应。指出各种爆炸条件下大坝的爆炸模拟需要关注的不同问题,今后需要在目前研究基础上及时吸收计算力学的最新研究成果,发展高精度的数值计算方法和高效率的数值求解体系,实现大坝爆炸动力响应的全过程仿真模拟。     

失控车辆撞击下避险车道末端挡墙的动力响应与损伤特征分析

研究失控车辆撞击下避险车道末端挡墙的动力响应与损伤特征可以为避险车道末端挡墙的应用和完善提供理论依据。首先基于LS-DYNA软件建立了车辆-钢筋混凝土挡墙有限元模型,并且通过已有的落锤冲击钢筋混凝土梁试验的结果,对建立的有限元模型进行验证。然后采用正交试验方法对钢筋混凝土挡墙的参数进行了设计。最后进行车辆撞击钢筋混凝土挡墙的非线性有限元仿真,研究车辆的速度、撞击位置、撞击角度以及车辆前保险杠的刚度对钢筋混凝土挡墙的动力响应和损伤特征的影响。结果表明：车辆的速度、撞击角度、保险杠的刚度对于挡墙的动力学响应以及损伤程度均有显著影响,随着车速、撞击角度和保险杠刚度的增加,挡墙的损伤逐渐加剧;挡墙的损伤区域主要分为撞击区域和墙角区域,其中撞击区域的损伤较为严重,破坏形式为冲剪破坏,墙角区域的损伤较轻,破坏形式为剪切破坏。     

三脚支撑模拟结构冲击动力学分析及试验研究

地震工况下的抗冲击性能是保证结构安全运行的重要指标,一般可以通过抗冲击分析及模拟试验来检验结构的抗震性能.本研究通过建立结构抗冲击模拟跌落试验平台,设计了一款力传感器,具体采用"静标动用"法对某装置冲击力进行测量.为验证该方法的可靠性,在试验的基础上使用动量定理对其进行理论验证,同时使用有限元分析方法对冲击过程进行模拟.对比试验、理论及有限元分析结果发现,"静标动用"法在本研究问题上测量精度较高,满足工程实际要求,具有一定的测试可靠性.     

基于整车虚拟样机的车体结构拓扑优化

基于整车零部件几何模型,结合车体的有限元网格划分及模态分析,构建履带装甲车辆刚柔混合虚拟样机,进行典型工况下的多体动力学仿真分析,输出若干关键时间点车体承受的荷载.利用有限元分析技术将荷载加载到车体有限元模型上,对车体进行结构力学分析和多荷载步拓扑优化.根据拓扑优化结果修改车体局部结构,并重新构建虚拟样机模型再次进行仿真分析,将应力和变形分析结果与原仿真结果进行比较.结果表明,结合动力学仿真和有限元分析进行结构拓扑优化,可以改善关键零部件的力学性能,提高刚强度,为改善装甲车辆的结构性能提供了一种有效方法.     

面向车辆滚翻的运动姿态协同仿真环境研究

为解决车辆滚翻研究过程中有限元仿真面临的计算效率和精度问题,参照美国FMVSS208平台车试验条件,分别进行了车辆滚翻多刚体动力学和有限元仿真研究.基于滚翻过程中车辆运动姿态对两种仿真方法之间进行运动学数据交换,形成面向车辆滚翻的运动姿态协同仿真方法.结果表明,该方法可以利用多刚体动力学仿真替代有限元仿真中部分运动学计算过程,在有限元仿真精度基础上提高有限元仿真效率,为研究车辆滚翻安全性提供了新的思路和技术途径.      

水下航行器声通讯安装结构涡流噪声分析

孔腔及凸体作为水下航行器表面的常见结构,其产生的涡流噪声对搭载在水下航行器上的声学仪器的信号精度有不容忽视的影响．根据水下航行器上搭载的声通讯调制解调器安装结构抽象出几何模型,即孔腔、凸体组合结构,采用LES—Lighthill等效声源法对该孔腔、凸体组合结构的流场及声场进行仿真,通过分析不同模型的流动机制及涡流噪声特性,指出了凸体高度对涡流噪声的影响．研究表明,凸体高度与孔腔深度相等时,产生的涡流噪声最小．研究成果为水下航行器声通讯安装结构的设计提供了依据．