基于正碰CAE分析的车身纵梁结构优化设计

对某车型进行50 km/h、100%正面碰撞CAE仿真分析,发现车身前纵梁溃缩变形不充分,导致B柱加速度峰值超过45g目标要求。对前纵梁结构和前防撞梁吸能盒进行优化,由CAE分析可知：车身前纵梁结构变形得到明显改善,B柱加速度峰值降低到45g以下,满足目标要求。该优化可有效提高车身正面碰撞的安全性能。     

折叠式夹层结构压皱性能数值仿真

为研究网格尺寸、加载速率及仿真试件的单元数和单元长度等对夹层板压皱性能的影响,用Abaqus对U-I形折叠式夹层板的压皱性能进行数值仿真,提出精度高、效率高的数值仿真模型化技术,分析不同变形模式和夹层结构尺寸对压皱性能的影响.结果表明:变形模式是决定夹层板压皱性能的关键因素;不同的结构参数组合会形成不同的变形模式,进而影响结构的压皱载荷和吸能特性;存在较优的夹芯壁厚、高度、间距和夹角的尺寸组合使夹层结构的吸能效率较优.     

弹头形状与界面强度对侵彻过程的数值仿真

研究B4C陶瓷复合防弹靶是轻质防护工程优化问题,传统应用陶瓷对变形和强度缺乏定性分析.为准确选复合板陶瓷种类,采用数值仿真对抗弹性能分析方法,对弹头形状、层间接触方式和层间界面强度对B4C陶瓷复合靶抗弹机制的影响进行数值分析.在LS-DYNA软件中用Lagrange算法进行仿真,结果表明,陶瓷复合靶板抗平头弹的穿透能力要优于圆头弹.层间采用不同的界面接触方式对结果有影响,提高靶板间界面强度可提高陶瓷复合靶抗弹性能,可以为实验设计提供参考.     

不同轴截面薄壁筒在轴向冲击下吸能特性研究

针对目前飞行器坠撞安全性问题研究,要减缓碰撞时的冲击载荷和耗散能量,以薄壁筒结构为研究对象,采用非线性有限元理论建立计算模型,采用显式动力学算法进行数值仿真。利用非线性有限元软件ABAQUS仿真了不同轴截面的薄壁筒在受轴向冲击下的变形,通过比较四种薄壁筒在受轴向冲击下的压溃力峰值、平均压溃力及比吸能研究其吸能特性,并与相关的理论解进行了对比。结果表明：冲击动能相同条件下,无论从比吸能方面还是从压溃力峰值方面来考虑,轴截面为梯形的薄壁筒的吸能特性优于轴截面为矩形的薄壁筒;从乘员的安全角度考虑圆台做吸能结构吸能是方台的1.5倍,而压溃力峰值只有方台的75.3%。     

高速列车司机室三明治板的耐碰撞性能仿真

为验证高速列车司机室三明治板的被动安全设计是否符合要求,参照UIC 651标准运用MSC Dytran软件对某高速列车司机室三明治板的耐碰撞性能进行仿真,分析碰撞后三明治板的变形、应力、能量吸收以及弹头的速度曲线,表明司机室三明治板的耐碰撞结构能满足设计要求.     

基于JSTAMP/NV和HEEDS的汽车前纵梁冲压工艺优化分析

为优化高强度钢汽车构件的冲压工艺并精确预测其回弹情况,以2011年国际板材成形数值模拟会议（Numisheet’ 2011）上提出的基于CAE的汽车前纵梁冲压工艺优化考题为例,介绍用JSTAMP/NV和HEEDS对汽车前纵梁进行拉深成形和回弹仿真及其工艺参数优化的应用过程,并将采用最优化工艺参数进行仿真获取的回弹结果与实验结果进行比较,结果表明仿真结果与实验结果吻合良好.     

提高柔性冗余度机器人动态特性的最小变形能法

冗余度柔性机器人的运动规划是机器人领域的重要前沿课题之一 .利用此机器人的冗余特性 ,可以改善其运动学和动力学性能 .柔性机器人的变形能能够很好地反映出其整体弹性变形程度 .本文提出了在最小变形能意义下的柔性冗余度机器人运动学规划的新方法 .以平面三柔性臂机器人为例进行了仿真 ,通过与最小末端误差意义下的规划策略进行比较 ,充分显示了最小变形能法在提高柔性机器人动态性能的有效性和优越性     

翻转机构驱动力的优化及Adams仿真验证

在某航天器装配平台中,需要设计一个翻转机构实现部件与总体结构的对接工作,其中,外舱板翻转机构的驱动系统设计是重要内容之一.从外舱板翻转系统中外舱板翻转机构驱动力的设计出发,通过对特定负载的分析和理论分析,得到驱动力的大小以及驱动系统安装的最优位置.采用Adams的优化分析功能,以驱动系统安装位置为设计变量,以外舱板翻转机构在翻转过程中所需的最大驱动力中的最小值为目标函数,进行驱动系统的最优化仿真分析.应用Adams对优化设计结果进行仿真分析验证,得到最优结果.     

抗冲击性能要求下一种新型夹心板的设计研究

防护板在舰船上的应用非常广泛,它对于提高舰船抵抗水下爆炸冲击波载荷性能、抗碰撞冲击性能等都具有重要作用.文中利用薄壁圆管的吸能特性设计了离散型和紧密型圆管夹心板,使用大型非线性有限元软件MSC.Dytran建立水域、炸药及防护板的三维有限元模型,并进行水下爆炸数值仿真计算,从板的吸能能力、加速度响应、变形量三个方面分析了两种夹心板和普通平板在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能,仿真计算结果表明离散型夹心板的抗爆性能优于紧密型夹心板和普通平板.     

基于Sculptor和Isight的SUV前阻风板结构优化

以某SUV车型为研究对象,通过Isight集成Sculptor和FLUENT建立优化平台,在Sculptor中建立控制体,与SUV几何模型建立映射关系;将阻风板的高度和安装角度参数化,并应用Isight的DOE拉丁超立方设计方法创建实验样本点.在此基础上,用Isight驱动FLUENT进行仿真计算并建立Kriging近似模型,得到目标函数风阻系数与变量高度和角度之间的关系.采用多岛遗传算法对近似模型寻找最优解.优化结果表明,通过对阻风板的优化,其阻力因数下降6.1%.     

可脱落式前副车架结构仿真与试验

为应对日趋严格的被动安全法规和标准以及当前流行的短前悬设计带来的整车前碰空间不足的问题,提出可脱落式副车架设计方案。首次引入三阶等效波设计方法,基于某车型Euro NCAP前部偏置碰撞仿真结果提取前副车架连接点位置的载荷特征曲线,规划可脱落式副车架的失效时域;设计前副车架脱落方式及其零部件试验方案,采用CrachFEM失效模型对试验方案进行仿真,对比5轮试验与仿真结果发现：CrachFEM失效模型仿真与冲击试验中前副车架的拉脱失效力峰值的误差最大值为4.31%。 将优选脱落结构设计方案应用于该车型Euro NCAP前部偏置碰撞仿真计算,前副车架在规划时域内脱落,第三阶等效加速度a3降低11.83%,整车位移增大20 mm,整车归零时刻延长1.1 ms,因此该方案可有效改善该车型的前部高速耐碰撞性能。     

基于响应面法的汽车前防撞梁轻量化分析

将原来的汽车前防撞横梁材料替换成超高强度钢后,在确保低速碰撞性能基础上,利用响应面法进行轻量化分析.建立前防撞梁有限元模型,用LS-DYNA进行低速碰撞仿真.在此基础上以横梁和吸能盒的厚度作为变量进行试验设计.构建各项碰撞性能的2阶多项式响应面模型,并验证模型的有效性.以质量和吸能作为优化目标,建立多目标优化模型.与原设计相比,求出的优化方案在保证低速碰撞性能的基础上实现前防撞梁减重36%.     

CAE技术在高分子材料齿轮箱设计中的应用

为解决机车齿轮箱裂纹和漏油等故障,设计全新的满足使用要求的高分子材料齿轮箱.借助模态和模流仿真技术,分析齿轮箱的动态结构和成型过程,重点研究齿轮箱固有特性、成型工艺性和翘曲变形等,找出设计结构强度薄弱部位、成型困难部位和变形严重影响的装配部位.结果可以为齿轮箱的改进设计提供参考.     

移动机器人前向单目视觉的建模研究

为了实现目标对象的快速、精确识别,对移动机器人前向单目视觉进行了建模.首先,给出了前向单目视觉成像模型,包括软、硬件设计,并结合目标特征属性得到目标中心在图像上的坐标;然后,通过视觉标定模型实现前向单目视觉的目标定位,得到目标对象在机器人体坐标系中的坐标;最后,利用参数估计的方法计算真实检测结果与理想检测结果的误差分布模型的参数,得到前向单目视觉的观测模型.实验结果表明,前向单目视觉模型建立精确,且实时性好.     

基于行人保护FLEX-PLI腿型的车辆前结构改进分析

欧盟新车评价规程Euro NCAP中的TRL腿型验算即将被FLEX-PLI腿型验算替代，所以针对前者开发的某款车型在使用新标准验算时不能得到满分。运用计算机仿真对该车型前端结构进行改进：去除前保险杠吸能泡沫；重新设计W形结构的下腿部保护横梁，在碰撞点对应位置增加与FLEX-PLI腿型宽度相同的加强筋，加大下腿部保护横梁与前保横梁的距离；改进导风板局部结构。对改进后前端结构进行FLEX-PLI腿型验算，达到得分为满分的目标。     

NTF技术在车辆NVH性能开发中的应用

介绍NTF（Noise Transfer Function）分析在设计开发阶段和试验验证阶段的应用,重点包括目标值设定方法、仿真模型搭建方法、模型精度提高方法、仿真优化步骤、试验测量方法.提出优化仿真NTF曲线峰值的PSA(Panel Structure Acoustics)方法;运用此方法快速定位导致NTF曲线峰值的问题板件及变形模式,有针对性地对其优化设计,给出PSA法在设计阶段和试验验证阶段使用案例,验证其有效性.     

A new graphical visualization of n-dimensional Pareto front for decision-making in multiobjective optimization

New challenges in engineering design lead to multiobjective (multicriteria) problems. In this context, the Pareto front supplies a set of solutions where the designer (decision-maker) has to look for the best choice according to his preferences. Visualization techniques often play a key role in helping decision-makers, but they have important restrictions for more than two-dimensional Pareto fronts. In this work, a new graphical representation, called Level Diagrams, for n-dimensional Pareto front analysis is proposed. Level Diagrams consists of representing each objective and design parameter on separate diagrams. This new technique is based on two key points: classification of Pareto front points according to their proximity to ideal points measured with a specific norm of normalized objectives (several norms can be used); and synchronization of objective and parameter diagrams. Some of the new possibilities for analyzing Pareto fronts are shown. Additionally, in order to introduce designer preferences, Level Diagrams can be coloured, so establishing a visual representation of preferences that can help the decision-maker. Finally, an example of a robust control design is presented - a benchmark proposed at the American Control Conference. This design is set as a six-dimensional multiobjective problem.     

Computational complexity of the advancing front triangulation

An attempt to reduce the computational complexity of the advancing front triangulation is described. The method is first decomposed into subtasks, and the computational complexity is investigated separately for them. It is shown that a major subtask, namely the geometric ompatibility (mesh correctness) checks can be carried out with linear growth rate. The applied techniques include modified advancing front management, and a localization device in the form of a regular grid (stored as a hypermatrix). The other subtask (access to mesh control function) could not be made of linear computational complexity for all modes of mesh control (ad hoc and adaptive). While thead hoc gradation control yields an algorithm with ideal oveall computational complexity, the adaptive gradation control gives still a suboptimal complexity (of orderO(N logN)).     

基于有限元逆算法的压边力优化

依据理想形变理论，研究开发了冲压成形过程模拟的有限元逆算法，实现了计算机程序，并利用有限元逆算法，以变形后工件中厚度分布误差为目标函数，对冲压过程中的压边力进行优化。通过实例证明了逆算法及基于逆算法的冲压工艺参数优化方法的有效性。     

基于图像的介入器械前端变形建模与受力估计

目的 血管介入手术中介入器械与血管壁之间的接触力对手术安全有着重要意义,然而目前缺乏直接测量器械前端与血管壁接触力的传感器和有效手段。为解决这一难题,本文提出了一种通过图像观察器械前端变形程度从而估计器械与血管壁接触力的方法。方法 通过模拟血管介入手术过程来获取介入器械导丝的变形量和与之相对应的力,从而对介入器械前端接触力与变形量关系进行建模。将介入器械前的端接触力分为垂直于接触面方向的力和沿着接触面方向的力并分别加以处理;使用介入器械前端变形段的最大曲率变化量描述器械变形量,通过图像观察导丝变形来计算导丝的最大曲率。为求解最大曲率,使用器械上3个点构成的三角形并求其外接圆曲率来表示这3点所在段的曲率,在介入器械前端进行依次遍历求取最大值以获得最大曲率。通过实验分析验证介入器械受力与最大曲率之间的关系。结果 实验表明介入器械前端的接触力与器械前端最大曲率变化率之间存在着映射关系,且这种关系能用函数表达式准确地表达出来,通过函数式来预测受力的平均误差在10%以内。结论 研究表明,通过图像分析导丝前端的变形量、估计导丝前端接触力,进而判断血管手术过程中介入器械与血管壁的接触状态的方法是可行的,所计算的导丝前端受力能为手术过程提供参考信息。