基于改进应变能密度法的电动轮自卸车车架焊缝疲劳寿命预测

针对复杂载荷作用下焊接结构应力应变响应出现非完全封闭而交叉的现象,考虑封闭环以外的塑性应变能密度,提出了一种改进的应变能密度计算方法。通过设计制作对接接头试验试件,开展了焊接接头机械性能和疲劳试验研究,获取了Ramberg|Osgood方程参量并构建了基于总应变能密度的疲劳损伤模型。建立了电动轮自卸车车架有限元模型,开展了车架焊缝多载荷步非线性有限元分析。结合新方法和数值模拟得到的应力应变响应计算危险点各应变能密度,依据拟合的疲劳损伤模型进行寿命预测,计算结果与实际失效位置和开裂时间吻合较好。     

涉及空腔制造的最小长度尺寸限制的清晰结构拓扑优化设计

针对以结构柔顺度最小为目标函数,涉及空腔制造的最小长度尺寸限制的结构拓扑优化设计问题,提出了一种新的拓扑优化求解方法。首先,为了消除现有的结构实体相及空洞相的相同的光滑Heaviside映射导致的强烈对立矛盾,引入光滑Heaviside映射和修改的光滑Heaviside映射分别进行实体相及空洞相的设计变量过滤;而后,构建了合理和协同的涉及实体相和空洞相的几何最小长度尺寸限制的结构拓扑优化模型;利用MMA算法,形成了一种新的涉及实体相和空洞相的几何最小长度尺寸限制的结构拓扑优化算法。给出的算例结果表明,与现有方法比,该方法可解决结构实体相和空洞相的几何最小长度尺寸控制问题。且所提方法可获得清晰0/1分布的优化结构拓扑。     

乘用车前挡风玻璃角度对行人头部/颅脑损伤影响研究

头部/颅脑损伤在车辆与行人碰撞事故中频繁发生,而行人头部与挡风玻璃的碰撞是导致头部损伤的主要原因。旨在采用数值模拟方法研究乘用车挡风玻璃倾斜角度对行人头部/颅脑损伤的影响。采用TNO多刚体行人模型和THUMS4.0头颈部有限元模型耦合得到新的行人碰撞数值模型,并结合已有的多刚体乘用车模型,借助真实的行人碰撞交通事故案例对该耦合模型进行基于人车动力学响应的有效性验证。在此基础上,构建人车碰撞模型矩阵,其中挡风玻璃角度的变化范围设定为24°~50°(间隔为2°),车辆速度设置为45 km/h,行人与车辆碰撞位置时分别处于车辆前保险杠前端1/2和1/3处。分析结果表明,该耦合模型可以较准确地再现事故中的行人动力学响应;行人碰撞保险杠前端中间(即1/2处)位置时的头部损伤较1/3处更严重;头部损伤在本文所分析的变化范围内随挡风玻璃角度的增加呈先减小后增加的变化趋势,且当挡风玻璃角度位于32°~34°左右时损伤风险较低。     

不确定条件下报废汽车回收率云模型仿真研究

报废汽车回收与再制造是节约资源的重要途径,回收率是其中的关键指标之一。影响回收率的因素很多,尤其是回收系统中不确定性因素对回收率具有重要影响。因此,首先从系统工程角度出发,分析消费者行为、企业意愿、政府政策等影响回收率的不确定因素,建立报废汽车回收率系统递阶结构模型,运用模糊语言概念进行定性评价,并借助云模型工具,构建定性规则描述系统因素之间逻辑因果关系,得到报废汽车回收与再制造多维多规则不确定性推理系统,进而通过系统仿真,分析了国家法律法规、财政投入、消费者对再制造品购买态度等不确定性因素对回收率的影响。结果表明,模型直观地揭示了相关不确定性因素对回收率的影响机理,对政府和相关行业具有重要的参考价值。     

基于最优控制理论的储能飞轮转子形状优化设计研究

为克服飞轮转子形状优化时一般优化方法效率低的缺点,在分析角速度对转子形状影响的基础上,将转子角速度划分为低速、中速和高速三个阶段,采用最优控制理论,直接得到实心和空心飞轮转子的最优形状解析表达式。通过比较实心和空心转子低速、中速和高速情况下的最优形状,揭示飞轮转子最优形状随角速度变化的规律。研究结果表明,低角速度下,转子的最优形状沿半径方向"内薄外厚";高角速度下,"内厚外薄";中等角速度下,"两端厚中间薄"。低角速度情况下,实心和空心转子的最优形状相同;但中、高速情况下,实心转子的最优形状中包含等应力弧段,而空心转子的最优形状中不包含等应力弧段。由于实心转子的最优形状中包含有等应力弧段,实心转子的储能性能更优于空心转子。     

应用SPH方法模拟近水面爆炸

应用无网格光滑粒子法对近水面爆炸问题进行了数值模拟,模拟再现爆轰产物、水以及空气多种介质间的相互作用过程。相对于传统的基于网格的数值方法,SPH方法的无网格、Lagrangian性质能够自然、简单地处理爆炸产生的大变形、多介质作用等问题。通过自编程序,选用有效合理的SPH理论方法再现了近水面爆炸的复杂物理现象,定性分析了近水面爆炸的密度和压强的分布情况。通过数值模拟,近水面爆炸的复杂物理现象得到了合理再现,同时验证说明了光滑粒子法能有效地对可压缩多介质流进行计算模拟。     

汽车覆盖件模具数控加工工艺模板开发及应用

研究了汽车覆盖件模具的工艺结构特征、分类及其加工工艺,基于PowerMILL软件环境开发了汽车覆盖件模具各种结构特征的数控加工工艺及模板,以提高NC编程的质量和效率,规范汽车覆盖件模具加工工艺路线、工艺参数等。实际应用证明了该工艺模板具有可行性和实用性。     

改进多线性主成分分析网络及其在滚动轴承故障诊断中的应用

针对实测滚动轴承振动信号通常存在噪声干扰,具有非线性和非平稳特性,而多线性主成分分析网络(MPCAnet)在处理复杂非平稳数据时存在非线性拟合能力差、特征聚类性一般的问题,通过引入核变换,提出了一种改进的多线性主成分分析网络,增大了训练样本间的差异度,进一步提高了MPCAnet在处理非线性数据时的泛化能力和分类精度.通...     

球墨铸铁QT600-3激光相变硬化试验研究

采用CO2激光对模具材料球墨铸铁QT600-3进行激光相变硬化的试验研究。结果表明,在较大光斑直径,较低的激光功率密度,较低激光扫描速度的工艺条件下,激光扫描后的硬化层组织中含有较多的针状马氏体;硬化层表面的宏观硬度可达60HRC,为基体硬度的2.4倍,硬化层表面处的显微硬度随着扫描速度的减小而增大,随着激光功率的增大而增大。硬化层深度可达到0.95 mm,硬化层的深度随着扫描速度的增加而减小,随着激光功率的增加而略有增加。     

EPB盾构机推进系统振动响应分析

盾构机推进系统可以看作一个振动系统,为了研究土压平衡式（earth pressure balance, EPB）盾构机推进系统对初始条件的振动响应,用模态迭加法推导了无阻尼系统对初始条件的振动响应计算公式,在此基础上考虑地基弹簧的影响建立了五自由度无阻尼EPB推进系统振动模型,并推导了该振动模型对初始条件的振动响应.分析算例振动响应得出了绕X轴和Y轴的初始角度对推进系统的姿态影响很大.当初始角度为1°时,盾构机推进系统就会发生高达2753°的偏转,这样对盾构机姿态角的调整会产生很大的挑战,甚至会使盾构机偏离计划路线太多无法完成掘进工作.研究结果对工程上EPB盾构机掘进过程中姿态角调整具有一定理论指导意义.