汽车侧碰传感器安装点频响分析与试验

本文针对某轿车的侧面安全气囊有时产生误爆的现象,对其侧面碰撞传感器安装点附近的钢板结构进行了有限元分析,分别应用理论分析和试验得到了安装点的振动加速度频响曲线。经与侧碰传感器安装点动态特性的要求曲线对比,发现其安装点的频率响应在300~500 Hz区间的横向频响幅值超标。于是对侧碰传感器的安装位置进行了改进,提高了安装点钢板结构的刚度。再次对其进行频响分析和试验,其频响特性满足了要求。经道路试验,消除了侧面气囊误爆现象。本文对于研究和设计汽车安全气囊及其控制技术具有一定参考意义。     

基于柔度变化率的独塔斜拉桥模型损伤识别试验研究

基于动力测试采用柔度变化率对一座独塔斜拉桥模型进行了损伤识别实用性研究,识别过程基于动力模态分析,激励方式包括车辆激励、锤击激励和环境激励,传感器布置方式包括稀布传感器和密布传感器两种方案。试验研究结果表明：柔度变化率可以识别梁式结构主梁的损伤位置;锤击激励产生的加速度信号损伤识别的效果最好;传感器的密布可以增加环境激励和车辆激励进行损伤识别的精度;斜拉桥的索力大小不影响柔度变化率进行主梁的损伤识别的效果。     

车辆IMU软测量技术精度分析

为节约半主动悬架电气架构和电子控制单元（ECU）的开发流程,提出一种新的半主动悬架传感器布置方案,并给出最佳惯性测量单元（IMU）安装位置。建立通过IMU信号解算4个簧上位置加速度的精确与完备公式,选择合适的角转动次序和参考系来保证解算方法的正确性;利用最优化理论及偏导数方法结合不同的悬架权重研究传感器安装位置对软测量精度的影响,并给出了有约束条件下的最优安装位置。实验结果表明:新提出的传感器布置方案及运动学解算方法可以很好地预测4个簧上位置处的垂向加速度,并具有较高的稳定性,但是安装在不同位置处的解算精度差异较大;通过最优化理论得出的有约束最佳安装理论位置的实验结果与理论符合(均方根误差约为0.6 m·s^-2),相比于其他安装位置,最佳安装位置处的实验结果对不同工况均具有较高的稳定性及测量精度;相比于水平安装位置,IMU的垂向位置对最终的解算结果和精度有较大的影响。采用数形结合思想给出了一个IMU安装位置误差等值椭球面,用该椭球面可以较为清楚直观地对安装位置进行分析。     

结构损伤参量灵敏度分析的传感器数量位置优化

为判断结构是否存在一定水平的损伤,对结构健康监测系统中所需的加速度传感器的最小数目及其位置进行计算.以损伤参量的灵敏度技术为基础,根据结构损伤对各种损伤参量的影响范围的不同,以遗传算法为工具,针对各种损伤参量得出所需传感器的最小数目以及其配置位置.通过对19自由度的简支梁进行仿真分析,得到对于不同损伤参量进行损伤识别所需加速度传感器最小数目和位置,结果表明对于该算例,柔度法所需传感器数目较少,但是损伤位置比较难确定,而对于模态曲率和模态应变能所需传感器比较多.通过该布置方法可以对结构损伤情况的损伤位置有大致评估,对多损伤状态的最大损伤处有初步定位.     

发动机ECU模拟测试系统

随着我国汽车产业迅猛发展,汽车ECU正扮演越来越重要的角色.本系统使用Freescale MC9S12X系列单片机、DAC数模变换器以及数控电位器等对汽车上常用传感器,如曲轴位置传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器等信号进行模拟,仿真汽车ECU的运行环境,测试ECU工作状况并采集ECU输出的喷油和点火信号加以分析.结果显示,发动机ECU测试系统产生的各种传感器信号可用于实际车辆检测和发动机ECU开发,同时也为汽车维修带来新的解决方案.     

虚假模态参数识别试验研究

为有效识别试验模态分析过程中的虚假模态和轴对称结构中的密集模态,对铝合金薄壳截锥壳卫星适配器样机的动态特性进行试验研究. 采用电磁激振器进行激励和压电加速度传感器采集响应,获得结构整体频响函数. 采用多项式方法拟合试验曲线,识别结构的模态参数. 系统比较单输入单输出、单输入多输出、多输入多输出等方法对频响函数曲线中密集模态参数识别的影响,并对比分析试验结果与有限元仿真结果,进一步识别试验测试曲线中的虚假模态参数. 试验结果表明:多输入多输出法更有利于分离轴对称结构的密集模态,试验获得铝合金截锥壳卫星适配器的前10阶固有模态;激振器安装不当导致频响函数曲线中存在虚假模态;对轻质结构进行试验模态分析时,需要考虑激振器的附加质量和附加刚度影响.     

一种新型悬臂梁式光纤光栅加速度传感器

建立了加速度传感器力学模型,设计了一个新型光纤加速度传感器;采用三维建模软件进行建模,并推导固有频率计算公式进行理论计算,采用ANSYS软件对板簧进行模态分析,对加速度传感器进行动态测试。实验结果表明,所设计传感器结构的固有频率可达到95Hz,灵敏度达到300pm/g,能扩大其工程应用的范围。     

框架结构TLD减振设计与振动台试验测试

研究调谐液体阻尼器的工作特性,验证该类型阻尼器的耗能能力。对6层混凝土框架结构进行ANSYS建模,并进行模态分析和7度罕遇地震下结构的顶点最大位移响应分析,确定结构的模态分布和容易损坏的位置。实体模型振动台试验测试结果表明,合理安装TLD阻尼器对于框架结构减振效果明显,顶点最大位移降低38.1%,同时顶点最大加速度降低44.0%。     

高速卧式加工中心主体结构试验模态分析

对高速卧式加工中心主体结构进行试验模态测试,得到了主体结构的各阶固有频率、阻尼比、刚度等模态参数以及模态振型.通过分析其动态特性,确定了机床结构的薄弱环节是主轴前端轴承处及近丝杠立柱,给出了结构改进措施;并且,通过分析主轴前端动刚度,确定了影响机床加工稳定性的目标模态,为进一步提高机床加工效率提供了可靠的改进依据.分析结果表明:试验模态分析技术是提高机床抗振性能和加工稳定性的有效方法.     

基于频率法的PC桥梁锚下有效预应力检测技术影响因素

针对采用频率法检测预应力混凝土(PC)桥梁锚下有效预应力时锚具振动频率易受外界测试因素影响的问题,以实际工程中预制PC梁片为试验对象,进行了激振锤锤头材料、激振锤敲击点位、加速度传感器加固方式与安装位置的影响程度研究,进而总结归纳形成了锚具振动频率测试的合理、规范操作流程。结果表明：采用频率法检测PC桥梁锚下有效预应力时,建议采用易于操作且测试信号稳定的尼龙锤头,将加速度传感器安装在锚板正下方且采用不锈钢卡箍进行加固,使激振锤的敲击位置与加速度传感器的安装位置保持正对方向。研究成果可提高频率法检测PC桥梁锚下有效预应力检测精度,为后续该方法的推广应用打下基础。     

整车刚柔耦合建模及随机激励下的平顺性分析

基于多体动力学理论、有限元及模态综合法,建立了某轿车的整车刚柔耦合动力学模型,其中包括前悬架、转向系等刚体子系统及后悬架柔体子系统.建立B级随机路面模型,采用该数字化试验道路对整车的平顺性进行仿真计算,得到不同车速下的车身质心处垂向加速度以及驾驶员座椅坐垫上方、座椅靠背以及脚支撑面处的加权加速度均方根值.结果表明,所建的刚柔耦合整车模型正确,该轿车的平顺性良好.     

新型可导向防撞垫开发

为降低车辆碰撞护栏端部事故严重程度,根据事故形态和国内外相关标准,提出可导向防撞垫的碰撞试验条件与评价标准,采用有限元仿真和碰撞试验相结合的技术手段,开发出一种新型可导向防撞垫结构.结果表明,开发的防撞垫能防护1.5 t的小型车辆以60 km/h速度正面碰撞和100 km/h速度侧面碰撞,车体碰撞方向加速度最大值分别为10.7g和16.1g,车辆姿态良好,对乘员形成安全保护;仿真结果和试验结果一致,误差在10%以内.     

兼顾轻量化与吸能性的汽车前纵梁拼焊板设计与参数优化

为减轻车身质量,减少冲压模具数量和降低制造成本,采用拼焊板对某小车的主要吸能部件前纵梁进行了改进设计,并对各块差厚钢板的材料等级及厚度进行了正交试验优化.为保证整车正面碰撞中前纵梁的吸能性,将该梁在整车有限元模型中进行替换,并按照法规及C-NCAP要求进行了正面碰撞分析.结果表明:替换后其碰撞吸能量上升2%左右,B柱的一侧加速度峰值平均下降3%以上,但该零件的质量却降低了6%左右.     

基于双五次多项式的智能汽车换道路径规划研究

快速准确地进行换道路径规划、有效跟踪期望路径以及换道过程中保持车辆的操纵稳定性,是保障智能汽车主动安全的核心技术.针对智能汽车主动换道过程中的路径规划问题,引入中转位置,提出基于双五次多项式的路径规划策略,以提高换道路径的平滑性,保证车辆换道安全性,满足换道实时性要求.对主动换道场景进行分析,确定换道初始及目标位置;基于车辆换道过程中的临界碰撞点,提出双五次多项式换道路径规划策略;建立联合仿真模型,针对不同道路状态进行主动换道仿真试验.结果表明：由于引入了中转点,利用双五次多项式规划方法得到的换道路径在临界碰撞状态前有更明显的侧向位移,能避开前方障碍车保证了换道安全性;换道中转位置处车辆最大侧向加速度不超过2 m/s²,保证了换道过程中车辆操纵稳定性;在干燥路面与湿润路面工况下,换道所需纵向安全距离减小20 m左右,保障了换道过程的纵向碰撞的安全性.研究结果可以为智能汽车主动换道路径规划提供理论及实践依据.     

兼顾轻量化与吸能性的汽车前纵梁拼焊板设计与参数优化

为减轻车身质量，减少冲压模具数量和降低制造成本，采用拼焊板对某小车的主要吸能部件前纵梁进行了改进设计，并对各块差厚钢板的材料等级及厚度进行了正交试验优化．为保证整车正面碰撞中前纵梁的吸能性，将该梁在整车有限元模型中进行替换，并按照法规及C-NCAP要求进行了正面碰撞分析．结果表明：替换后其碰撞吸能量上升2％左右，B柱的一侧加速度峰值平均下降3％以上，但该零件的质量却降低了6％左右．     

基于DSP和MMA7260Q的车辆加速度测试系统设计

针对汽车道路试验的特点和需求,设计开发了一种基于DSP和加速度传感器的车辆加速度测试系统.该设计选用高灵敏度三轴加速度传感器MMA7260Q,以DSP芯片TMS320F2812为核心控制器,对加速度信号进行采样.实践证明,测试系统在汽车道路试验中能准确、动态实时地采集车辆三维加速度信号.     

印刷电路板振动模态的精确测试方法

印刷电路板的动力学特性直接影响机载电子设备在振动和冲击环境下的工作可靠性,有必要在设计阶段对其进行动力学分析。印刷电路板为薄壁结构,质量一般较小,在使用传统的加速度传感器测量时,传感器的附加质量会对模态测试结果造成影响。通过加速度传感器与激光测振仪测试数据的对比,分析了加速度传感器附加质量对模态测试结果的影响,验证了传感器附加质量消除方法的效果,结论认为传感器附加质量对印刷电路板模态测试的结果影响明显且这种影响不能被完全消除;使用扫描式激光测振仪可以得到精确详细的模态参数。     

基于激光条带追踪的桥梁振动非接触测量方法

针对基于计算机视觉的结构位移测量方法存在对靶点要求高及光照依赖性强的问题,提出了一种通过竖直投射激光条带于桥梁结构表面,追踪光带中心以分析桥梁振动的新方法。通过大功率线激光器投射激光线至梁底面或顶面,倾斜拍摄激光线连续影像,利用改进灰度重心法亚像素追踪激光条带中心线位置在图像上的改变,几何换算得到桥梁振动位移时程曲线,进而可分析获得桥梁结构的动力参数。在室内实验条件下对简支梁模型桥进行了锤击强迫振动试验,以SONY 4K摄像机作为影像采集设备,LVDT位移传感器和加速度传感器作为传统数据采集设备进行了同步数据采集实验。分析结果表明,动位移测量结果以LVDT采集数据为参考,SONY摄像机所得结果相对误差极值为3.17%。模态分析结果以加速度传感器为基准来比较,摄像机对前二阶频率识别的相对误差极值为1.81%,表明动位移测量与低阶模态参数识别都取得了理想的效果,不同于加速度传感器所得模态振型空间精度受限于传感器数量,本文方法所得模态振型空间精度可达像素级,且几乎无环境光照改变干扰实验结果的困扰。该方法为非接触测量以识别桥梁自振特性提供了一条经济高效的新思路。     

高速公路中央分隔带活动护栏碰撞仿真

提出了一种企口式刚性混凝土活动护栏结构,可安装在高速公路分隔带开口处.基于现行规范要求,建立了相应的显式有限元仿真模型并利用LS-DYNA软件进行了实尺寸车辆模型与活动护栏的非线性碰撞仿真计算.结果表明:该活动护栏满足160 k J碰撞能量的Am级的防撞等级要求;各项碰撞安全性能指标均符合现行规范的要求;随碰撞角度的增大,车体重心3向加速度并非线性增大,而是纵向加速度基本不变、横向加速度先增大后减小、而竖向加速度线性增加的变化规律.     

某乘用车正面碰撞性能分析及结构优化

在有限元软件Hypermesh中建立了某乘用车有限元模型,利用LS-DYNA有限元软件对某轿车进行了100%的正面碰撞仿真分析。以降低碰撞中B柱加速度及前围侵入量为优化目标,对其主要吸能部件进行了结构改进,使该型车碰撞性能得到了提升。