考虑焊接热影响区的DP590高强钢焊点碰撞失效模拟

通过焊点撕裂试验(搭接拉剪、剥离拉伸和KS-Ⅱ拉伸),研究了DP590高强钢焊点在不同受力条件下的碰撞失效力学响应;提出了考虑弯矩传递和焊接热影响区的焊点建模方法,基于DP590钢的CrachFEM材料模型,通过焊点撕裂试验结果与仿真结果对标,获得了热影响区CrachFEM材料模型的修正系数,通过子系统三点弯曲压溃试验,对仿真结果进行验证.结果表明:焊点试样均在热影响区发生撕裂;子系统试验得到的力-位移曲线与仿真结果具有较好的一致性,仿真和试验获得的失效载荷相对误差在1％以内,说明提出的焊点失效模拟方法可以较准确地预测DP590高强钢焊点的碰撞失效行为.     

C-NCAP工况下铝合金动态力学与失效特性仿真分析

车用材料在碰撞过程中易发生断裂失效,从而影响部件的能量吸收,断裂失效模拟的准确性会影响整车以及部件的仿真精度。而断裂行为的发生与材料性能以及部件的受力状态直接相关,通过设计不同应力状态下的材料样件,对车用6系铝合金材料的动静态力学性能以及GISSMO失效模型的参数进行测试,并建立适合于工程应用的CAE仿真分析材料卡片,对基于C-NCAP工况下的方管动态压溃试验进行对标分析,从而验证失效模型的精确性。     

汽车副车架安装螺栓碰撞断裂的数值模拟研究

针对10.9级M14高强螺栓碰撞断裂,设计了三种不同受力状态的螺栓强度试验,采用有限元逆向参数方法获得不同应力三轴度下的断裂极限应变,建立了螺栓材料的CrachFEM剪切断裂模型。基于副车架总成试验的数值模拟研究了变直径螺栓的抗剪切强度,为考虑碰撞要求的设计提供了可靠的模拟方法,同时也表明CrachFEM模型能够很好地预测高强螺栓的断裂失效行为。     

汽车用金属板材的材料动态响应与断裂性能研究

随着环保意识与能源危机加速的影响，汽车轻量化技术得以发展，但仍需以保证汽车被动安全性能为前提。基于汽车碰撞过程的高应变速率和大变形特点，针对于汽车安全构件用材，详细介绍了多应变速率下的拉伸试验、断裂试验和零部件试验。结合仿真分析技术，以汽车用金属板材为对象，从力学性能及断裂性能两方面，对汽车碰撞过程中的材料动态响应及断裂行为进行表征，完整地介绍金属材料断裂模型的建立及应用过程，为汽车碰撞安全领域精准材料模型的建立提供参考。以目前广泛用于安全构建的热成形材料为例，通过上述试验获得材料在不同状态的力学性能数据，通过数据处理及仿真分析，建立动态材料断裂失效分析模型，并用于实际零件的失效仿真模拟，准确预测了零件的断裂行为，验证了本方法的适用性。     

6061-T6铝合金薄板剪切试件设计及动态剪切力学特性分析

车身结构影响了整车的碰撞安全性,其中车身承载部件在碰撞过程中主要表现为剪切失效,因此需要对车身材料的动态剪切力学特性展开研究。为了描述6061-T6铝合金材料在复杂工况下的力学特性,进行了准静态和动态力学性能试验。基于不同应力状态和应变率下铝合金力学性能的测试数据,标定了材料的本构模型和断裂模型参数,并通过对比试验与仿真结果验证了材料参数的准确性。为了实现拉伸试验机开展铝合金薄板剪切试验,设计四种形状的薄板剪切试件,采用数值模拟对比所设计剪切试件的应力及应变分布,并分析不同剪切应变率对6061-T6铝合金材料剪切力学特性的影响规律。结果表明：圆形开口对称试件适用于研究塑性变形阶段的失效断裂,而圆形开口偏置试件适用于研究弹性变形阶段的应力应变关系。在低剪切应变率范围内,6061-T6铝合金无显著的应变率强化效应,然而随着应变率的增加敏感性有所提高。     

AZ31B镁合金断裂应变与应力三轴度的关系研究

对AZ31B镁合金光滑圆棒和缺口圆棒进行了系列准静态拉伸试验,采用ABAQUS对各试样拉伸过程进行了模拟分析。拟合得到了Johnson-Cook断裂失效模型的部分材料常数,建立了AZ31B镁合金断裂应变与应力三轴度的关系模型。将建立的失效模型输入到ABAQUS中进行仿真模拟,模拟结果与试验结果基本一致,验证了断裂失效模型的正确性。     

锂离子电池碰撞安全仿真方法的研究进展与展望

锂离子电池以优异的电化学储能和循环性能,已成为电动汽车和电动飞机等新能源装备的主要动力源。然而,其受外部冲击、碰撞等载荷导致的结构失效、内短路、热失控以及起火/爆炸等安全问题,严重制约了其进一步的发展与应用。详细总结了锂离子电池结构特性和电池机械滥用试验方法,阐述了锂离子电池在机械滥用下从力学失效到内短路和热失控的多场耦合失效机理。在此基础上,系统地综述了近年来国内外学者在锂离子电池碰撞安全仿真方法方面的研究进展,从材料本构建模、电池单体的力学建模与仿真、多场耦合仿真方法等方面总结了仿真方法的研究现状。梳理了各类仿真方法的特点、适用性与局限性,并重点讨论建模方法、仿真精度和效率等关键问题。最后,对锂离子电池碰撞安全仿真方法存在的瓶颈问题和未来的发展趋势进行展望。可为锂离子电池的碰撞失效机理研究、建模仿真和安全设计提供系统的参考与指导。     

6061-T6铝合金断裂应变与应力三轴度关系研究

研究材料断裂应变与应力三轴度的关系,从而建立其断裂失效模型,对分析6061-T6铝合金断裂失效过程具有重要理论意义和应用价值。分别借助数字图像相关(DIC)测量技术和Abaqus软件对6061-T6铝合金光滑圆棒试件与缺口圆棒试件准静态拉伸过程进行试验和数值模拟,基于所得结果对后者应力三轴度进行分析和修正,从而得到Johnson-Cook(J-C)失效模型的部分材料参数,并建立了6061-T6铝合金断裂应变与应力三轴度的关系模型。将建立的失效模型输入到Abaqus中进行断裂数值模拟,模拟结果与试验结果基本一致,验证了失效模型的正确性。研究表明:6061-T6铝合金的断裂应变随应力三轴度的增加而减小;采用J-C失效模型可以较好的描述6061-T6铝合金在不同应力三轴度下的断裂失效行为。     

重型车辆变速器齿轮轮毂断裂失效分析及改进措施

针对变速器一挡主动齿轮在试验过程中发生断齿这一早期失效问题,进行了失效齿轮轮毂的化学成分检验、断口分析和金相组织形貌检测分析等失效机理研究.分析结果表明,花键槽圆角过小、轮缘厚度不足及齿根喷丸强化不足是造成失效齿轮轮毂异常断裂的主要原因.采用有限元建模进行失效齿轮的接触应力分析,并提出了改进措施.     

轮毂轴承耐久性试验方法若干问题的研究

针对轮毂轴承耐久性试验方法中的若干问题进行了研究,通过对轮毂轴承中心线和轮胎受力中心线的偏移量的研究,得出轮毂轴承模拟试验载荷加载位置的确定方法;针对轮毂轴承内圈或外圈旋转对轮毂轴承寿命影响的研究,得到轮毂轴承旋转方式在试验台上的实现方法;还对轮毂轴承失效的监控方法进行了讨论,提出耐久性试验中利用峭度值来判断轮毂轴承是否失效是有效实用的方法。     

基于支持向量机回归的材料参数反求方法

高强度钢的应变率效应对汽车件碰撞性能的影响研究是国际上的研究热点,不同类型的高强度钢将呈现出不同的应变率效应。因此,如何获取精确的材料参数是保证汽车碰撞计算机仿真结果可靠性的前提。如果直接通过标准拉伸试验获取相关材料参数,并没有考虑材料在碰撞过程中的特性,会引入较大的误差。为此,采用直接碰撞过程反求材料参数的方法,将参数反求的问题转换为测量值和仿真值最小二乘最小的优化问题。此外,由于参数反求中存在大量不确定性因素,为同时保证反求结果的稳健性和精度,采用基于最小二乘支持向量机回归技术的近似模型算法。近似模型技术保证了反求的效率、最小二乘支持向量机最大限度地保证了反求结果的精度和稳定性。通过对高强度钢的试验试验和反求结果的比对,验证了算法的性能。     

地铁车辆轮缘润滑装置吊架断裂机理和试验研究

针对地铁车辆服役过程中出现的轮缘润滑装置吊架断裂问题,采用材料和动应力试验与有限元仿真相结合的方法开展断裂机理研究,提出了一种新型结构设计方案。通过对吊架断口微/宏观的全面分析与表征,从材料角度确定疲劳断裂的机理成因;结合动应力试验和累计损伤理论,计算吊架断口关键位置的疲劳损伤值,从线路试验角度确定吊架断裂的结构成因;建立吊架的有限元模型,基于EN13749标准对其进行静强度和疲劳强度仿真,从理论角度判别结构设计的合理性,并与材料和线路试验分析结果进行对比分析;最后,提出吊架结构的改进方案,并进行仿真和动应力测试验证。结果表明：吊架断裂成因为低应力高周疲劳,疲劳源位于加强筋角焊缝内部,且加强筋角焊缝的累计损伤值和材料利用率均大于1;吊架断裂的主要原因为,结构不合理导致加强筋角焊缝承受较为频繁的交变载荷且焊缝存在未熔合缺陷;通过改变吊架结构和材质,提高了焊接质量,达到了轮缘润滑装置在线运行的标准要求。     

磨削砂轮状态在线监测方法研究

提出了用声发射（AE）信号在线监测砂轮状态的方法.利用该方法可以监测工件材料、加工要求和磨削参数经常变化环境下的砂轮钝化程度和破碎情况;并采用神经网络建立了传感器信号与砂轮状态之间的非线性关系.     

铁路接触网棘轮补偿器性能的在线监测

传动效率是评价棘轮补偿器性能的一个重要参数,实时监测传动效率的变化可以用于评价棘轮补偿器的性能。为了分析传动效率的变化规律,以目前高速铁路广泛使用的棘轮补偿器为原型,利用ANSYS建立了棘轮补偿器的刚柔耦合仿真模型,运用该模型进行了棘轮补偿器的静动态仿真;理论分析得到了补偿绳的张力分布,和静态仿真的结果进行对比,两者相差很小,验证了仿真模型的正确性;仿真分析了动态荷载作用下棘轮补偿器传动效率的变化规律,和理论分析得到的规律进行对比,两者较为符合;分析卡滞程度不同时传递效率的变化,卡滞越严重传递效率的变化率越小;提出了一种棘轮补偿器传动效率的在线监测方法,在津秦客运专线上进行了现场测试,通过分析采集得到的数据,对棘轮补偿器性能的进行了评估。     

基于整车碰撞安全性数值仿真的发动机罩结构改进设计

建立某型国产小客车的有限元模型，完整的乘员约束系统模型并特别细化了影响碰撞安全性的铰链结构，成功模拟整车的正面碰撞。仿真结果显示，发动机罩盖铰链发生断裂，这与试验结果一致。铰链的断裂使整车的安全性能大大降低。通过对铰链材料的改进(选用高强度钢)以及对发动机罩盖内外板结构的改进(降低外板棱边高度并在内板合理打孔)。进一步的数值仿真显示铰链不再发生断裂，罩盖变形模式合理。对改进前后乘员伤害指标的考察也进一步说明整车安全性能的提高。     

基于单目视觉的星球车车轮沉陷量和滑转率实时检测

松软地形下,星球车车轮会发生滑转和沉陷,实时检测沉陷量和滑转率在星球车仿真、车轮协调控制以及土壤参数辨识等方面具有重要意义。提出基于单目视觉的车轮沉陷量和滑转率的实时检测方法,对车轮感兴趣区域进行边缘检测并将轮壤交界拟合为直线,得出沉陷量;对车轮图像进行霍夫圆检测和标志物角点检测,得出车轮转动像素距离,并使用光流法从地面图像中得出车轮移动像素距离,由车轮转动和移动像素距离计算滑转率。仅利用一个单目摄像头,实时检测车轮滑转率和沉陷量两个重要参数,且在数据处理过程中无需转化为实际距离,计算量小,精度高。通过单轮测试台进行典型车轮和典型工况试验,对比视觉方法和测试台的检测结果,验证提出方法的有效性。结果表明,车轮滑转率测量相对误差不超过3%,车轮沉陷量测量误差不超过3 mm。     

基于有限元仿真的椅轮结构优化设计

椅轮由于它的重要作用和相对复杂的结构和较高的成本，成为产品优化设计的重要对象，本文建立椅轮承载的有限元模型，应用有限元分析软件Patran-Nastran研究轮子整体在承载中的响应特性。通过对变形情况、应力应变云图的结果进行分析研究，对轮架结构提出了优化设计方案。优化设计方案不但节约了结构采用的材料，而且提高了材料性能的利用率。     

铝合金轮毂机器人光整加工控制技术研究

基于对铝合金轮毂结构及光整加工要求的分析,通过比较机器人示教和离线编程的优缺点,提出示教编程和离线编程集成使用的机器人控制技术,来完成轮毂光整加工。机器人离线编程控制是根据轮辐表面刀具轨迹的点位信息和机器人运动学方程,运用Pieper法进行机器人运动学方程逆解来实现的。研究表明,采用示教编程和离线编程集成的机器人控制技术能在满足光整加工要求的前提下大大提高轮毂加工效率。