新颖圆形多胞复合填充结构的耐撞性

提出一种新颖的圆形多胞复合填充结构,该结构采用蜂窝和泡沫两类材料的交错复合填充。采用实验验证与数值研究相结合的方法,系统地研究了蜂窝和泡沫材料在全填充、部分填充及交互填充结构中的耐撞性。研究结果表明,针对单一材料填充的多胞圆管,部分填充结构比全填充结构具有更好的耐撞性能,其中,环形蜂窝填充结构（H40）和中心泡沫填充结构（F01）具有更优异的能量吸收特性。针对双材料复合填充的多胞圆管,则是中心泡沫填充与环形蜂窝填充的复合结构（F01H40）具有最佳的耐撞吸能性。最后,进一步结合Kriging近似技术与粒子群数值优化方法,对复合填充结构进行多目标优化设计,探索其最优耐撞性与最优参数匹配。结果表明,环形蜂窝部分填充结构（H40）、中心泡沫填充与环形蜂窝填充的复合全填充结构（F01H40）具有最优的耐撞性能。     

高速列车前端多胞吸能结构的耐撞性优化

为设计具有良好耐撞性能的高速列车前端多胞吸能结构,基于显式动力学有限元软件LS-DYNA,建立此吸能结构的有限元模型。通过台车碰撞试验验证了有限元模型的准确性,结合验证的有限元模型与全因子试验设计,构造了吸能结构的比吸能SEA和撞击平台力关于设计参数单元胞边长和壁厚的Kriging代理模型,并进行了误差分析,采用多目标粒子群优化算法,对多胞吸能结构的截面尺寸和厚度进行了优化设计。结果表明,壁厚比单元胞边长对多胞吸能结构耐撞性影响更显著,通过合理匹配壁厚和边长,能有效提高撞击平台力和比吸能。     

泡沫填充夹芯墙多胞结构的耐撞性多目标优化设计

泡沫填充管由于其优秀的能量吸收性能引起越来越多的关注。根据对丝瓜结构的研究,提出一种与丝瓜横截面类似的泡沫填充夹芯墙多胞结构。基于非线性有限元软件LS-DYNA,建立此种泡沫填充夹芯墙多胞结构的轴压分析有限元模型。基于多项式代理模型,采用多目标粒子群优化算法对不同截面形状的多胞结构进行了优化设计。根据优化结果对不同结构的选择给出指导性意见,使结构在满足峰值力限制的情况下拥有最好的吸能特性。本文提出的新型结构在车辆工程及航空航天等领域具有很好的应用前景。     

波纹管耐撞性的多目标优化

研究波纹管受轴向压缩时耐撞性的优化设计。首先,选择波纹管总吸能和最大冲击力为目标函数,其主要几何参数为设计变量;其次,通过试验设计获得试验方案,进而建立耐撞性分析的替代模型;最后采用多目标优化进化算法NSGA-Ⅱ(针对不同设计变量进行实数编码或二进制编码)进行计算,最终获得优化问题的Pareto前端,实现波纹管耐撞性的多目标优化设计。研究工作为波纹管耐撞性的优化设计提供了重要工程参考。     

A型不锈钢地铁车体耐撞性研究

轨道车辆车体基本性能的研究需要考虑多方面的因素,车体耐碰撞性是重要指标之一。以A型不锈钢地铁车体为研究对象,基于LS-DYNA碰撞仿真平台,分析了车辆在不同碰撞速度下车体的耐撞性能;然后,采用逼近法,获取了该型地铁车的最大碰撞安全速度,为车体的耐撞性设计提供了理论支撑。     

基于理想弹塑性模型的复合材料结构耐撞性分析

以含外倒角薄弱环节复合材料圆管的耐撞性分析为例,提出了基于理想弹塑性模型进行耐撞性设计分析的方法,并给出了等效参数的确定策略。研究表明:利用复合材料宏观力学理论计算得到复合材料圆柱壳的等效弹性常数,并结合有限元软件计算得到的临界屈曲应力,可以将复合材料圆管等效为各向同性材料圆管进行耐撞性设计分析;采用该数值模拟策略,能够以较少的计算量来预报复合材料圆管的耐撞性能,并使得在普通的计算机上进行全尺度复合材料飞行器结构的耐撞性设计分析成为可能。     

锥形多胞薄壁管斜向冲击吸能特性仿真研究

采用有限元仿真,以比能量吸收和冲击峰值力为评价指标,研究了一种轴对称锥形多胞薄壁方管在不同冲击角度下的失效模式和吸能特性,分析了包括长径比、壁厚和锥度在内的结构参数对其斜向冲击吸能特性的影响,并拟合出可用于斜向冲击下比能量吸收和冲击峰值力预测的解析公式。结果表明,锥形多胞薄壁管在斜向冲击下的吸能特性明显优于其他类似薄壁吸能结构;结构参数对其吸能特性影响明显;拟合得到的解析公式为此类结构优化设计提供了参考和依据,并有利于工程实际应用。     

汽车前纵梁吸能盒结构耐撞性多目标优化

吸能盒上诱导槽的分布形式对汽车碰撞性能有很大影响.以汽车前纵梁吸能盒结构为对象,建立整车正面碰撞仿真模型,对吸能盒结构的耐撞性进行了多目标优化设计.以吸能盒上诱导槽之间的间距为设计变量,使用Hammersley方法采集样本点后,以车辆吸能盒的最大吸能量E、最大刚性墙反力F以及车身最大加速度a为目标函数,通过krigin...     

某焦煤车间钢梁的耐撞性分析

利用非线性有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA研究了某焦煤车间制动梁的耐撞性问题,通过计算机数值模拟计算,分析了装煤钢方斗对制动梁的影响。结果表明:装煤钢方斗的作用为类矩形脉冲荷载;梁的下翼缘的应力很大,被撞区和支座处的腹板和加劲肋应力也很大,这表明可以适当加大下翼缘和腹板的厚度和减小上翼缘的厚度。     

汽车车身耐撞性设计参数的区间稳健性优化

基于区间分析,提出了一种考虑公差的汽车车身耐撞性稳健优化设计模型,可在有效降低耐撞性能对设计参数波动敏感性的同时实现公差范围的最大化。该模型首先利用对称公差来描述汽车碰撞模型中车身关键耐撞部件的主要尺寸、位置和形状等设计参数本身的不确定性,然后将参数设计和公差设计相结合,建立了以稳健性评价指标和公差评价指标为优化目标,设计变量名义值和公差同步优化的多目标优化模型。再次,利用区间可能度处理不确定约束,将该优化模型转换为确定性多目标优化模型。最后,将该模型应用于两个汽车耐撞性优化设计问题,并通过序列二次规划法和改进的非支配排序遗传算法进行求解,结果表明该方法及稳健优化设计模型可行且实用。     

地铁列车双锥内嵌隔板矩形管的耐撞性优化

为设计具有良好耐撞性能的地铁列车吸能结构,将矩形吸能管的一组对称面引入锥度,并在内部嵌入多个隔板.建立该双锥内嵌隔板矩形管和传统矩形管的有限元模型,对两者耐撞性进行对比,通过准静态轴向压缩试验验证有限元分析的准确性.以双锥内嵌隔板矩形管三个部分的厚度为设计变量,进行试验设计并建立代理模型,为最大化比吸能和最小化峰值力,...     

基于LS-DYNA的移动硬盘跌落冲击耐撞性能分析

移动硬盘独特的机械工作方式和部件结构的复杂性决定其对振动冲击非常敏感。针对移动硬盘复杂的内部结构,遵循质量等效原则,基于ANSYS/LS-DYNA动力学分析软件建立非工作状态下的移动硬盘整体跌落冲击有限元模型,分析并确定移动硬盘跌落冲击耐撞性能评价指标。通过数值仿真,分析传动臂材料、传动臂形状以及跌落角度对移动硬盘耐撞性能的影响,为移动硬盘的耐撞性分析、评估与设计提供理论依据。     

响应表面法在薄壁构件耐撞性优化设计中的应用研究

汽车结构的耐撞性及碰撞吸能优化是现代汽车工业重要的研究内容。耐撞性的优化涉及材料与结构的众多参数。传统的设计、碰撞仿真及试验往往只能在一定程度上改善结构的碰撞性能而无法达到限定条件下的最优状态。利用国际上近年来新发展起来的一种优化理论方法--响应表面法,结合传统的优化手段以及非线性有限元程序对薄壁构件的耐撞性问题进行了优化研究。耐撞性优化的结果表明,该方法具有较高的精确性和有效性。     

基于自适应响应面法的膨胀式吸能结构耐撞性优化设计

借鉴多道次渐进成形方法,提出一种膨胀式吸能新型顶杆。保持锥形顶杆最大直径不变,在锥形顶杆区域添加定径段,将一次高膨胀率的膨胀过程变成多次低膨胀率膨胀过程。以不同膨胀角下的锥形变形区数量和定径段长度为设计变量,有限行程下的能量吸收为目标,采用全因子试验设计方法,基于移动最小二乘法建立的近似模型,进行基于响应面法优化设计,得到不同角度下膨胀式吸能顶杆的最佳方案。结果表明,近似模型的拟合精度较高,采用该模型的优化方案可提高膨胀式吸能管的耐撞性能。优化的临界角度为20.782°,误差小于0.313°。     

典型民机机身段水上冲击数值模拟方法及其耐撞性研究

为了改善民机在紧急迫降情况下的安全性能,对典型机身段水上冲击数值模拟方法及其冲击特性进行了研究。通过合理的简化建立了机身段有限元模型,对有限元方法(FEM)、任意拉格朗日/欧拉方法(ALE)和光滑粒子方法(SPH)水体模型进行了研究,探讨了水体材料模型对机身段结构动态响应特性的影响。在7 m/s垂向冲击速度下,对比分析了水面和刚性地面情况下的机身段结构的耐撞性能。结果表明ALE方法具有最佳计算精度和计算效率。由于忽略了偏应力,采用空材料得到的机身结构响应与弹性流体和弹塑性水体材料有明显不同。在水上冲击过程中,由于水体耗散了大量冲击动能,因此机身加强框变形较小。机身底部蒙皮结构承受较大的均布载荷,因此蒙皮吸能结构吸收了较多的冲击动能,是最重要的吸能结构之一。相对于刚性地面,水面冲击情况下机身具有更小的加速度过载。在紧急迫降情况下,选择湖泊或者江河等水域作为迫降地点可以减小乘员承受加速度过载。     

基于SGA-BP-GA方法的FPSO舷侧结构耐撞性能优化设计

由于船体结构及碰撞优化的复杂性,使得传统优化方法难以有效进行。基于遗传算法、模拟退火算法和BP神经网络,结合正交试验设计和ABAQUS参数化仿真技术,提出一种新的结构耐撞性优化方法——SGA-BP-GA。为了提高BP网络对结构耐撞性指标的预测精度和泛化能力,利用模拟退火算法的概率突跳特性克服遗传算法易早熟和陷于局部最优的缺点,在此基础上采用模拟退火遗传算法(SGA)对BP网络的权重进行优化。采用提出的SGA-BP-GA方法对FPSO舷侧结构耐撞性能进行优化设计,以验证其准确性与可行性。结果表明:与传统BP、GA-BP和SA-BP相比,SGA-BP具有更高的预测精度和泛化能力;与GA-BP-GA方法相比,SGA-BP-GA优化结果仍提高了5.34%;提出的SGA-BP-GA方法能够较好的适用于复杂的船体结构耐撞性优化设计。     

复合材料多尺度仿生方法的研究

复合材料仿生方法从仿生尺度上分为宏观、细观和微观仿生，从仿生对象上分为界面仿生和增强相形貌仿生，从研究手段上分为结构机理仿生、分子化学仿生和矿化工艺仿生。对当前复合材料仿生设计与制造方法进行了回顾与分类，并对各种方法的思想起源，适用范围与优缺点等进行了评述。     

基于用户心理的铁路客车内装系统和谐性研究

发展铁路客车内装系统设计是提高铁路运输服务质量的一个重要方面.以用户心理分析为基础,统筹考虑人、设施、环境为要素的铁路客车内装系统设计,可以更好的确保达到人、机、环境系统总体性能的最优化,有效的促进铁路客车内装系统的设计工作.以实际案例为基础具体分析了和谐性在铁路客车内装设计中的运用要点,总结了基于用户心理的铁路客车内装设计方法要点.     

基于神经网络的变截面梁抗撞性分析及优化设计

通过比较不同截面形状薄壁梁碰撞吸能特性曲线,提出了一种有效的变截面薄壁梁结构,并将该结构应用于某车架前纵梁的碰撞模拟中,以提高其动态吸能能力。将人工神经网络引入抗撞性优化设计中,选取变截面梁的主要设计参数作为研究对象,将有限元分析与试验设计、神经网络和遗传算法等结合起来,对变截面梁各结构尺寸进行了抗撞性优化设计。建立了变截面梁结构的总吸能神经网络预测模型,并采用遗传算法进行了优化求解。最后将优化好的变截面薄壁梁结构应用于整车40%偏置碰模拟中,结果表明A柱的加速度峰值显著降低,整车的被动安全性得到提高。