面向行人保护的车辆主动弹起式发动机罩数值仿真

为研究在车辆碰撞过程中主动弹起式发动机罩对行人头部的保护作用,考查行人头部损伤指标HIC值,比较接触式和非接触式发动机罩抬升传感器的动作时序,仿真BUCK标准车模型撞击6岁儿童假人的冲击过程,得到传感器的最小反应时间,据此判断主动弹起式发动机罩的作用效果。采用LS DYNA显式分析算法对某型轿车以45 km/h的初始速度撞击6岁儿童假人进行仿真分析,对比主动弹起式和非主动弹起式发动机罩的行人保护性能及其星级评定结果,由行人头部保护得分占比可知主动弹起式发动机罩可大幅提高行人头部碰撞保护性能。     

基于行人头部保护的车辆吸能空间

对2018版C NCAP行人保护的头部保护法规进行研究,针对某现有车型,对发动机罩不同的位置进行区域划分,结合仿真与试验数据得到不同区域的典型头部碰撞加速度曲线。以此为依据仿真计算满足行人头部保护要求的吸能空间,可在整车开发的预研阶段对总体布置提出更准确的空间要求,为新车型行人保护的开发提供参考。     

行人保护仿真分析中的新型头部模型建模方法

为更精确地评价新车型行人保护头部碰撞的性能,提出一种新型头部碰撞模型构建方法.该方法基于传统头部模型,根据摩擦理论和试验经验,推导接触压力和接触面相对速度与摩擦因数的复合关系式,通过头部模型跌落冲击试验标定复合摩擦曲线参数,得到与真实行人头部吻合度更高的新型头部模型.某车型行人保护头部碰撞仿真计算表明,使用新型头部模型可极大地提高仿真的准确性.新型头部模型建模方法适用于不同法规对头部模型的要求,可提高新车研发效率.     

拓扑优化在铝合金发动机舱盖刚度计算中的应用

为快速得到钢制发动机舱盖的铝合金替代结构设计,引入拓扑优化设计方法进行结构模拟计算和设计。以钢制发动机舱盖内板结构为基础,以保证扭转刚度和降低质量比为优化条件,利用OptiStruct软件进行多次迭代优化,得到相应的铝合金舱盖内板基础结构,为后续的发动机舱盖钣金设计提供参考。     

基于OptiStruct形貌优化的增压器隔热罩设计

以涡轮增压器隔热罩设计为例,介绍形貌优化的基本原理和应用方法,运用OptiStruct对隔热罩进行形貌优化,迅速准确地找出最优的加强筋布置方案,提高增压器隔热罩的模态,有效避免隔热罩与发动机的共振现象,降低隔热罩的频率响应应力,提高增压器的设计质量,减少优化设计时间。     

基于Euro NCAP 8.0行人上腿部评价规程的车辆前端结构设计与优化

欧盟新车评价规程（Euro NCAP）8.0版本对行人上腿部碰撞测试方法进行了修改,新的测试方法减小行人上腿部对车辆前端空间的要求,但是对其结构设计和硬点的布置等提出新的要求.从行人上腿部的碰撞位置、碰撞角度及能量等方面对比Euro NCAP新旧版本的不同.根据Euro NCAP 8.0行人上腿部的碰撞要求,对车辆前端结构设计进行分析,并针对某车进行试验,用CAE技术进行优化设计,使其满足Euro NCAP 8.0对行人上腿部碰撞的要求.     

基于模态瞬态法的发动机罩焊点疲劳优化

针对某车型整车耐久路试过程中发动机罩铰链加强板焊点出现开裂的问题,采用模态瞬态法对发动机罩焊点进行疲劳分析。根据发动机罩模态应变能分布情况优化铰链加强板结构和焊点分布,试验车整改后在整车耐久路试中发动机罩焊点未再出现开裂现象。发动机罩铰链加强板焊点开裂是振动疲劳问题,采用基于惯性释放的准静态法计算疲劳损伤不能预测焊点开裂问题,采用模态瞬态法疲劳计算方法才能更好地预测发动机罩焊点疲劳损伤。从模态应变能角度对结构振动疲劳开裂问题进行优化能明显提高优化效率。     

形貌优化在叉车薄板覆盖件设计中的应用研究

形貌优化是在材料成本不变的前提下提高薄板覆盖件结构强度和刚度的主要方法之一。本文以某型叉车机罩为例,介绍如何使用AltairHypermesh模块进行前处理及使用OptiStruct优化模块进行形貌优化设计,并将优化后的方案与原始设计方案的分析结果进行对比。     

基于多目标优化技术的发动机罩加强筋布局设计研究

为了加强发动机罩壳的静态刚度特性和抑制振动能力,实现罩壳结构的轻量化,引入基于水平集法的拓扑优化技术和多目标理论,完成发动机罩加强筋布局的多目标优化设计。采用折衷规划法构建关于静刚度和一阶固有频率的多目标优化模型,运用水平集法求出罩壳加强筋的最佳分布形式。结果表明,该方法能大大地提高静动态结构性能,最大应力的下降说明罩壳应力集中现象得到有效的改善,缓解罩壳的疲劳现象。此外,基于层次分析法确定权重因子,避免了多目标优化模型构建中的主观能动性。采用平均频率法对动态目标函数的处理,有效地消除了动态优化过程中的收敛性。     

航空发动机轮盘参数化结构优化

为降低航空发动机轮盘的质量,提高发动机推质比,对发动机转子轮盘进行参数化结构优化设计.研究辐板不同高度处厚度与轮盘径向破裂裕度的关系,以简化轮盘辐板优化方法.以周向破裂转速裕度为约束条件,体积最小为优化目标函数,利用Isight软件和有限元数值模拟方法研究轮盘盘心优化方法,并通过算例计算验证其正确性.结果表明：在满足约束条件的基础上,轮盘体积减小8.66%,最大等效应力减少10.4%.该方法可为航空发动机轮盘轻量化开发提供参考.     

基于车内外视觉信息的行人碰撞预警方法

行人碰撞预警系统通常依据行人检测与碰撞时间判断的方式为驾驶员提供预警信息。为了提供更加可靠的危险判断依据，本文提出一种同时分析道路状况与驾驶员头部姿态的行人碰撞预警方法，用两个单目相机分别获取车辆内外环境图像。通道特征检测器用于定位行人，根据单目视觉距离测量方法估计出行人与自车间的纵向与横向距离。多任务级联卷积网络用于定位驾驶员面部特征点，通过求解多点透视问题获取头部方向角以反映驾驶员注意状态。结合行人位置信息与驾驶员状态信息，本文构建模糊推理系统判断碰撞风险等级。在实际路况下的实验结果表明，根据模糊系统输出的风险等级可以为预防碰撞提供有效的指导。     

基于格子波尔兹曼方法的机舱散热耦合分析

为指导前保险杠格栅及开口设计,研究冷却系统在特定工况下的散热性能和流场分布,建立具有详细的发动机舱几何信息的整车模型,利用格子波尔兹曼方法模拟整车在数字风洞中的热性能,得到机舱内流场和温度场以及散热器出水温度.分析结果与实验数据一致性很好,因此格子波尔兹曼方法很适合解决具有复杂几何结构的机舱散热问题.基于对标模型,针对前保险杠格栅的开口和格栅形式提出改进优化建议.经过多轮优化,散热器的散热能力提升6.94%.     

某SUV车架多目标拓扑优化设计

为得到同时满足刚度和动态要求的SUV车架,基于SIMP材料插值方法,分别以刚度最大和低阶模态固有频率最大作为优化目标建立拓扑优化模型,利用折中规划法建立多工况下刚度和低阶固有频率多目标优化模型,通过拓扑优化迭代得到新的SUV车架;对新车架进行仿真分析,得到其位移和应力分布及前4阶固有频率.其静态特性满足材料要求且有很大提高,第1阶固有频率提高到30.3 Hz,新车架质量减轻到193.3 kg.计算结果表明该方法能够很好地解决多目标下的结构优化问题。     

基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计

为获得最优的初始设计方案,在车身概念设计阶段对车身结构进行拓扑优化。车身结构性能指标综合考虑整体刚度、局部动态刚度和碰撞性能,采用多模型优化(multi-model optimization,MMO)方法解决此类复杂工况的拓扑优化问题,通过调节设计空间和设置参数,获得车身最优载荷路径。根据拓扑优化结果初步形成车身框架结构,可为后期详细设计提供参考。     

改进社会力的双向行人流模型研究

在行人运动和行人行为观察的基础上,结合社会力模型,把行人运动看作一种自驱动的个体在连续空间中移动的过程。为了解决行人间相互作用力的不足,通过引入行人运动感知域,提出一种行人碰撞避免的解决机制,这种机制能较好解决行人间的相互碰撞行为,防止行人间出现大面积的堵塞现象。仿真实验结果显示改进后的模型能再现正常条件下行人流基本图,并很好地再现了行人流“通道形成”自组织现象。     

Variable stiffness composite material design by using support vector regression assisted efficient global optimization method

In this work, a surrogate assisted optimization method is utilized to optimize buckling loads of variable stiffness composites made by fiber steering. To improve the efficiency of optimization procedure, an expected improvement criterion is employed. Moreover, considering uncertainties of the fiber placement, a robust surrogate, least square support vector regression (LSSVR) considering empirical and structural risks is integrated with the expected improvement (EI) criterion and applied to two applications. The first case is the fiber path design of a variable stiffness plate under the compression load. The second one is the fiber path design of a variable stiffness cylinder under the bending load. According to results of the optimization, the buckling load of the variable stiffness plate has 52.63% improvement than the constant stiffness plate and 24.3% improvement than the quasi-isotropic plate. The buckling load of the variable stiffness cylinder has 40.22% improvement than the constant stiffness cylinder and 31.25% improvement than the quasi-isotropic cylinder. Furthermore, to verify the robustness of optimal design variables for the variable stiffness cylinder, the perturbed optimum design is presented and demonstrates that the results are reliable.     

虚拟行人仿真最低能耗动态避障

虚拟行人仿真动态避障算法设计直接影响了仿真效果的真实性与科学性.大部分基于速度障碍的动态避障方法假定场景中的所有个体按照相同的避碰策略调整速度大小和方向.为提升虚拟行人仿真中局部动态避碰的真实性,本文对经典的底层分布式动态障算法ORCA中使用调节系数以区分不同行人的避障策略,同时引入行人瞬间能耗的概念,讨论行人在局部避碰过程中的能量消耗与速度变化之间的关系,在改进ORCA算法得到的可行速度域基础上使用线性规划的高效解法得到虚拟行人仿真的最低能耗避障速度.实验结果表明本文方法可以提升动态避障的仿真效率,计算性能也满足实时仿真的要求.