基于有限元分析的某轿车白车身轻量化设计

为了减轻某款SUV车型白车身的质量,建立了其三维数字模型,通过网格划分处理后得到了其有限元模型。对上述模型进行了动态分析和静力分析,得到了该其前六阶固有频率及刚度值。以得到的固有频率以及刚度值为依据采用单目标尺寸优化的方法对白车身的重量进行减重优化,并且将优化后的结果和优化前进行对比。结果表明通过优化白车身减重23.1kg,减重比例达5.31%。并且保证了模态频率值和刚度值在车身设计要求范围内,在不降低白车身安全性能的前提下实现了减重的目的。     

PIAnO在白车身轻量化设计上的应用

以某SUV车型的白车身为研究对象,采用高效的实验设计和优化软件PIAnO,综合考虑其模态、刚度、40%偏置碰和侧碰等性能进行轻量化设计。确定并优化设计变量,对白车身刚度和模态性能进行近似建模。提出分段优化方案并进行仿真验证,得到的白车身质量减少11.93 kg,下降3.08%。将该轻量化白车身的100%正碰、强度、IPI和NTF性能进行验证,满足设计要求,证明基于PIAnO的白车身轻量化策略行之有效。     

LIN协议及其在轿车车身控制中的应用

LIN（Local Interconnect Network)协议是面向车辆低端分布式应用的一类多路复用串行通信协议，符合SAE（Society of Automobile Engineering)规定的车用网络通信A类标准。该协议基于通用的UART／SCI硬件接口，采用改进的ISO9141单线传输标准，采取单主多从的总线型拓扑结构并提供方便的用户应用编程接口，LIN最初设计目标作ＣＡＮ（Ｃontroller Area Netwokr)的下层网络，同CAN相结合可构成车辆应用中的分层网络结构，对该协议进行了较为详细的描述，并以车门系统为例给出了LIN在车身控制中的应用。     

针对白车身轻量化系数的结构灵敏度分析与软件开发

为实现白车身轻量化,以白车身零件厚度为优化变量,建立参数化模型。定义白车身静态扭转刚度工况并进行有限元分析,得到扭转刚度响应和轻量化系数,采用解析法推导轻量化系数对厚度的灵敏度。基于HyperMesh二次开发完成灵敏度分析流程自动化,求解白车身轻量化系数的灵敏度。根据灵敏度排序对白车身零件厚度进行优化,实现轻量化系数降低,扭转刚度提高,白车身质量减轻。     

多种材料的使用在汽车轻量化中的作用

对于汽车的改进,车身轻量化是一个不容忽视的题目,轻质结构一方面可以减少对能源的消耗,从而使得CO2的排放量得到控制,另一方,人们对汽车功能的要求日益增加,使得汽车部件也相应增多。对此车身轻量化有着重要的意义。     

泡沫铝填充在轿车B柱中的侧面耐撞性研究

为了提高轿车侧面耐撞性,设计耐撞性能强的B柱成为主要课题之一.目前的优化方法很难将B柱侵入量和侵入速度同时控制在理想范围内.因此,提出泡沫铝材料填充在汽车B柱内代替B柱加强板的方法,缓冲侧面碰撞冲击.通过建立泡沫铝有限元模型与材料特性分析,确定仿真泡沫铝主要材料参数.进而根据中国新车评价规程C-NCAP要求,建立轿车整车侧面碰撞有限元模型,采用LS-DYNA软件进行仿真分析.结果表明,泡沫铝填充后的B柱侵入量和侵入速度都有明显降低.泡沫铝材料塑性变形和整体弯曲变形能够吸收1.51kJ的能量,是B柱加强板的3倍.填充泡沫铝前后仿真结果表明,轿车B柱填充泡沫铝是一种提高轿车侧面耐撞性的方法.     

参数化白车身结构轻量化多目标优化

利用SFE Concept建立某轿车白车身的参数化模型,采用有限元法对白车身的静态弯曲和扭转刚度、主要低阶模态进行分析,并将仿真结果与试验结果进行对比。将参数化白车身与动力总成、底盘、闭合件连接后,仿真分析整车正面100%碰撞安全性能并验证有限元模型的有效性。提出通过相对灵敏度分析确定白车身非安全件设计变量的方法,采用最优拉丁超立方方法生成样本点,基于径向基神经网络方法拟合近似模型,以白车身非安全件和正碰安全件为轻量化对象,通过第二代非劣排序遗传算法对白车身进行多目标优化设计。结果表明：在白车身静态弯曲刚度降低3.60%、静态扭转刚度降低3.91%、一阶弯曲模态固有频率降低0.09%、一阶扭转模态固有频率上升1.26%、正碰安全性能基本不变的情况下,白车身质量减少24.17 kg,减重7.42%,轻量化效果显著。     

矢量化在车身CAD技术中的应用研究

本文研究了在车身内外覆盖件及其模具设计制造过程中遇到的由二维产品图纸建立三维CAD模型的问题，提出了应用矢量化和三维造型技术，实现由二维产品图建立三维CAD模型的原型系统，利用该系统，完成了若干实际工作。实践表明，本文提出的方法和原型系统对于解决由二维模型建造三维模型问题是非常有效的。     

基于隐式参数化的车身多学科轻量化设计

为实现整车综合性能的快速方案验证和优化设计,在新车型设计阶段构建车身隐式参数化模型,并对其进行模态、刚度和安全等综合性能计算,验证参数化模型的有效性。基于灵敏度分析、试验设计（design of experiments, DOE）方法和近似模型优化等策略,对某白车身进行多学科轻量化设计。优化设计结果表明,白车身的模态、刚度和安全性能均满足设计要求。     

基于图像识别的铝合金机械铰链裂纹检测仿真

为了准确检测铝合金机械铰链中存在的裂纹,提出基于图像识别的铝合金机械铰链裂纹检测方法。针对在现场获取裂纹图像时,会受到外界环境、传输过程中等多种干扰因素的影响,需要对裂纹图像进行预处理,利用灰度直方图对图像的灰度情况进行分析,将其作为依据,对图像进行分段线性拉伸,压缩裂纹图像中灰度两端区域上的噪声,在上述基础上,引入边缘检测方法,边缘检测采用一阶微分的方法进行计算,选用索伯尔算子,将2个模板进行组合形成1个新的梯度算子,将模板在图像上进行移动,分别计算不同位置所对应的的梯度值,获取存在异常区域的图像边缘,以达到铝合金机械铰链裂纹检测的目的。实验结果表明,所提方法能够快速、准确检测出铝合金机械铰链的裂纹。     

高速动车组铝合金车体强度分析及试验验证

建立高速动车组铝合金车体有限元模型,依据EN12663标准设置计算工况,通过试验验证了有限元模型的准确性,最后根据DVS1608进行疲劳强度评估.计算结果表明静强度结果均小于车体相关结构的许用应力,试验和仿真结果控制在15％以内.选用DVS1608标准对于铝合金车体进行疲劳强度评估时,使用多轴应力评估方法计算母材和焊缝...     

Multiobjective optimization for crash safety design of vehicles using stepwise regression model

In automotive industry, structural optimization for crashworthiness criteria is of special importance. Due to the high nonlinearities, however, there exists substantial difficulty to obtain accurate continuum or discrete sensitivities. For this reason, metamodel or surrogate model methods have been extensively employed in vehicle design with industry interest. This paper presents a multiobjective optimization procedure for the vehicle design, where the weight, acceleration characteristics and toe-board intrusion are considered as the design objectives. The response surface method with linear and quadratic basis functions is employed to formulate these objectives, in which optimal Latin hypercube sampling and stepwise regression techniques are implemented. In this study, a nondominated sorting genetic algorithm is employed to search for Pareto solution to a full-scale vehicle design problem that undergoes both the full frontal and 40% offset-frontal crashes. The results demonstrate the capability and potential of this procedure in solving the crashworthiness design of vehicles.     

大规格铝材可逆热轧内应力仿真及轧透性研究

轧制过程中轧件在变形区内的变形通常是不均匀的,对于大规格铝材,变形的不均匀性更为突出,芯部变形小,难以实现充分变形.针对以上问题,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法研究了大规格铝材多道次可逆热轧的过程.利用大型非线性有限元商用软件MSC.marc建立了7050铝合金多道次可逆热轧的热力耦合有限元仿真模型,探明了内应力和应变在轧件内部的演变过程和控制规律;并对大规格铝材的轧透性及影响轧透性的因素进行了分析与讨论,得出了一个衡量轧透性的方法.以上结果符合相关理论,可以指导生产,减少试轧次数,为控制大规格铝材塑性加工过程中的不均匀变形,从而促进其轧透性提供理论参考.     

NURBS曲面重构方法在板料模面修型中的应用

给出汽车覆盖件成形过程中处理回弹影响的NURBS曲面几何补偿算法。该算法基于NURBS曲面重构技术,依据有限元网格模型的回弹数值仿真结果对原本用NURBS曲面表达的模具型面进行反向位移补偿修整,使修整后的模具型面仍然保持NURBS曲面表达。并且这些曲面在光滑性、精度等方面都满足工程实际要求的品质。     

不同复合材料蒙皮机身段的适坠性研究

基于典型客机机身结构建立了三框两跨机身段有限元模型,模拟了金属蒙皮机身段和复合材料蒙皮机身段的坠撞过程,分析了机身结构变形、加速度响应、能量变化趋势和各结构吸能特征,研究了蒙皮对机身段适坠性的影响。结果表明,抗剪切能力较差的复合材料蒙皮会导致结构破坏不够充分引发较大的坠撞加速度进而对乘员安全造成威胁。复合材料蒙皮刚度较大会导致"三角区域"产生加速度过载。蒙皮作为飞机坠撞时的重要吸能结构之一,不仅会影响自身的吸能特性,还会显著影响各个结构的吸能特性和整个机身段的适坠性。     

空间主反射镜轻量化及柔性支撑设计与分析

由于空间主反射镜的质量直接影响到发射成本,所以对其进行轻量化显得尤为重要.采用将理论与有限元计算软件相结合的方式对一主反射镜进行了轻量化,并讨论了主反射镜的支撑方式、支撑半径大小及支撑数目.在空间工作环境下,主反射镜由于受到温变及微重力的影响会发生镜面变形,影响成像质量.为了改善成像质量,进一步探讨了柔性支撑的设计应用及其对主反射镜镜面变形的影响.并通过在仿真环境中对刚性支撑和柔性支撑下主反射镜的镜面变形进行了计算和对比,验证了柔性支撑的使用在改善空间成像系统成像质量上的重要作用.     

铝管接头力学特性研究

研究铝管接头力学特性优化问题,已有的研究是对胶接方式下铝管接头进行体单元仿真的替代方法,模型大,计算成本高,不美观.为了解决上述问题,提出一种近似的新连接方式来替代传统的体单元仿真方法,在满足力学特性的前提下,达到计算速度快、方便、美观、小型的目的.采用试验和有限元法相结合的方法,得到了与胶接方式力学性能相近的新连接方式,并验证了正确性,为接头优化设计提供了参考.     

Dual analysis for heat exchange: Application to thermal bridges

The research presented in this article is a contribution to the characterization of thermal dual analysis.The aim of a dual analysis based on two complementary numerical methods is to calculate the stationary temperature field. The two methods are respectively the classical Kinetically Admissible (KA) finite element or temperature method, and the Statically Admissible (SA) flow method.The originality of this work is twofold. First, it uses a flow approach (SA) in 2D and 3D that naturally respects flow conservation (in contrast to the KA method). Second, calculating the dissipation energy allows the exact solution of a problem to be enclosed, with the lower and upper bounds being calculated respectively by the KA and SA methods.Thermal bridges are areas of risk in the building walls, because they can give rise to uncontrolled increments in heat transfer. A number of studies have looked at thermal bridges, but much of the numerical code for building energy simulations uses heat transfer models based on one-dimensional heat flow analysis. Fabrizio Ascione (2014) showed that this can lead to unreliable results. The originality of this paper is to consider 2D and 3D thermal bridges using dual analysis with mesh sizes smaller than those used in conventional finite element approaches.