某轿车复合材料座椅骨架轻量化研究

为实现节能减排,顺应汽车轻量化发展趋势,基于复合材料层合结构设计理论,提出一种使用碳纤维增强复合材料代替传统金属材料设计汽车座椅的方法。按照国家法规要求,利用HyperWork数值仿真分析软件对汽车座椅在实际工况中的力学特性进行分析,并根据复合材料层合结构等刚度设计理论,对座椅骨架进行材料体系构建,并对结构进行模态分析。结果表明,复合材料汽车座椅骨架在满足法规要求的基础上减重34.5%,并且前六阶固有频率得到了明显的提高。     

电动汽车快速更换电池箱有限元分析及优化设计

建立了某电动汽车快速更换电池箱结构的三维模型,采用ANSYS软件分析了电动汽车在颠簸路段急刹车、急转弯两种工况下该电池箱的静态特性和模态特性。分析结果显示,快速更换电池箱的结构满足所选材料的许用应力要求且有较大余量,但因刚度不足易发生共振,因此需要通过优化设计使该电池箱结构更轻量化的同时刚度得到提升。根据静态特性和模态特性分析结果对电动汽车快速更换电池箱结构进行优化设计,优化设计后的分析结果显示:汽车在颠簸路段急刹车和急转弯两种工况下的最大应力分别增大至73.637 MPa和98.181 MPa;但该电池箱所用材料量减少,且第一阶固有频率由优化设计前的33.168 Hz提高至44.302 Hz,优化设计后的快速更换电池箱不会与汽车发生共振。研究结果表明优化后的快速更换电池箱结构更符合设计要求。     

电动汽车电池箱结构强度的有限元分析及其改进设计

以软件Ansys/Workbench为分析平台和利用有限元分析方法,针对某企业现有的某型号电动汽车电池箱结构,计算颠簸路面上急刹车和急拐弯两种工况下的电池箱的强度,并将某一节点等效应力值的有限元分析结果和理论计算结果进行对比,验证有限元分析模型的正确性。根据有限元分析结果,局部产生应力集中现象,整体应力有改进设计的余量,对结构应力集中处进行改进设计。利用软件Ansys/Workbench就该箱体各部件尺寸参数对箱体最大等效应力和重量的灵敏度进行分析,根据灵敏度分析结果选择设计变量,以箱体构件的最大应力为状态变量,以箱体总质量为目标函数,对该箱体进行轻量化处理。     

基于拓扑和形貌优化的电动汽车动力电池箱轻量化分析

为实现某电动汽车动力电池箱的轻量化设计,首先建立电池箱的三维模型,并对电池箱在颠簸路面、颠簸路面急刹车和颠簸路面急拐弯三种工况下进行静态分析和动力学模态分析。根据分析结果,对电池箱进行分区域优化设计。对电池箱底部为避免单目标拓扑优化的局限性,基于折衷规划法,以静态多工况下刚度和动态特征值为目标进行静动态多目标拓扑优化;对电池箱侧围以提高一阶模态频率为目标进行形貌优化。最后依据优化结果提出了电池箱的优化设计方案并对重新设计的电池箱进行静动力学性能对比验证。结果表明,优化后的电池箱在满足强度和刚度的前提下,实现了轻量化设计,该方法为电动汽车动力电池箱的设计提供了参考。     

轻型桥式起重机主梁焊缝疲劳寿命影响因素分析

轻型桥式起重机采用先进的优化设计理念,在保证主梁金属结构满足强度、刚度、稳定性的前提下实现减重以降低成本。主梁的损坏大部分是由于承载焊缝的疲劳失效引起,文中以等效结构应力法焊趾疲劳理论为基础,采取数值模拟方法对轻量化主梁焊缝进行疲劳寿命分析,对影响其寿命的因素进行了规律性研究,并推荐主梁承载焊缝的最优形式,研究结果对于箱形梁承载焊缝的可靠性设计具有一定的参考价值。     

小型电动汽车车架的设计与轻量化改进

车架作为电动汽车的主要承载结构,其强度和刚度在汽车总体设计中起着非常重要的作用,车架的轻量化研究也具有重要意义。以小型电动汽车为研究对象,设计一款车架,建立有限元模型,分析其在弯曲和扭转2种工况下的应力和变形,并对车架进行模态分析;根据分析结果,以轻量化为目标对车架进行优化,运用截面尺寸优化方法,通过改变梁的横截面面积和改变车架体积,最终实现车架的轻量化。结果表明,车架质量较初步设计减少了10.6%,强度和刚度均符合要求,车架的轻量化目标基本完成。     

考虑碰撞工况的电动汽车电池箱多目标拓扑优化设计

为实现电池箱的轻量化设计,同时满足电动汽车电池箱碰撞安全性,以某纯电动汽车电池箱为研究对象,对电池箱进行正面碰撞、后面碰撞、左右侧面碰撞工况的仿真分析。最后根据碰撞工况仿真分析结果,基于拓扑优化的原理,采用层次分析法确定静态多工况下最优权重系数,构建出静态多工况刚度和动态特征值的目标函数,利用带权重的折衷规划法和平均特征值法进行电池箱的多目标拓扑优化设计。结果表明:优化后的电池箱在满足碰撞安全性的同时减重26.6%,实现了电池箱轻量化设计。该结构设计可行有效,具有一定的实际应用价值。     

基于响应面法的动力电池包箱体轻量化优化设计

为了满足电动汽车电池包箱体高强度、轻量化的设计要求,提出了一种基于数值优化与有限元仿真相结合的动力电池包箱体轻量化设计方法。以电池包箱体各部件的厚度为设计变量,箱体质量最小化为优化目标,三种典型路面工况下箱体的最大等效应力、最大变形量和箱体结构的第2阶约束模态频率为约束条件,建立了箱体轻量化优化数学模型。利用Box-Behnken试验设计获得了5个设计变量3个水平的数值模拟试验组合,采用多元回归分析和帕累托方差分析拟合得到了多项式响应面近似模型,并引入到轻量化优化数学模型中进行了迭代优化,结果表明:优化方案的电池包箱体质量比原方案减少了7.4%,典型路面工况下最大等效应力降低了18.6%、最大变形量减小了22.5%,箱体结构的第2阶约束模态频率提高了14.8%。     

电动汽车车架结构优化设计分析

电动汽车的车架作为承力的主体结构,其性能将会直接影响电动汽车的安全性和舒适性,因此,设计出具有足够强度和刚度的车架至关重要。本文对某款电动汽车车架结构的优化设计进行了分析,对电动汽车的轻量化技术应用奠定了基础。     

车身的最优承载度及正向概念设计方法

在车身结构正向概念设计阶段,确定最优承载度对指导非承载式纯电动汽车车身轻量化设计具有重要意义。针对模块化的纯电动汽车结构建立了车身的简化几何模型;确定了多点集中载荷作用下非承载式车身承载度与耦合力的函数关系;建立了耦合力作用下车身与车架一致性回传刚度链计算模型;以弯曲刚度为约束条件,以整车质量最轻为目标函数进行优化,得到某款非承载式纯电动汽车的车身与车架各自承受载荷的最优比例及各梁简化截面属性参数。最后利用有限元法建模计算,验证了本文研究方法的合理性和有效性。     

[绿色制造工艺和系统]复合材料电池箱真空辅助树脂灌注快速成形工艺

分析了几种复合材料零部件常规的制作工艺,针对电池箱的结构特点,提出了材料和结构一体化的真空辅助树脂灌注（VARI）快速成形工艺,并且采用液体成形模拟分析软件PAM-RTM确定了工艺方案和工艺参数。VARI工艺与传统双面模具的树脂传递模塑(RTM)工艺相比,节省了大量的工装设备和工序,降低了成本。为了验证所采用的工艺方法的可行性,实际制作了样件,结果表明所采用的工艺方法实现了快速、低能量消耗且绿色环保的目的。     

民机地板以下结构参数变化对复合材料机身适坠性能的影响研究

为了确保乘员在可生存事故中存活,民机结构必须具备适坠特性。复合材料结构坠撞后的材料破坏形式与常规的金属材料破坏有所不同,复合材料民机的适坠性设计需要对地板以下结构参数变化对复合材料机身适坠特性的影响进行深入的评估。这里对某金属材料民机典型机身结构通过刚度等代设计得到复合材料机身简化模型,利用LS-DYNA3D建立了1/4缩比动力学仿真模型,利用该模型考察了行李舱支柱位置、角度、刚度及行李舱高度变化对复合材料机身适坠性能的影响。仿真结果表明地板以下结构参数变化对复合材料机身和金属机身坠撞响应的影响是不同的,考察的参数中行李舱支柱角度、刚度是影响坠撞响应的关键因素。     

基于等刚度条件的薄壁结构的一种材料替代轻量化设计分析方法

通过对板壳结构有限单元的弯曲应变能和膜应变能进行分析,得到一个采用不同材料的薄壁结构的刚度之间的近似解析关系式。将其与结构刚度的有限元计算分析过程相结合,提出一种不同材料但等刚度的薄壁结构的迭代设计方法和材料替代轻量化分析方法。分析得到的薄壁结构关于板壳的弯曲应变能占总的应变能的比例  的等刚度曲线,可用于直观地评价材料替代得到的等刚度结构的轻量化效果,可指导薄壁结构的轻量化设计。分析表明,材料替代对薄壁结构刚度的影响不仅与材料的弹性特性和板壳厚度相关,还与给定载荷下结构的  参数相关。对于铝板替代钢板的薄壁结构设计问题, 越高,则等刚度铝板结构的轻量化效果越明显。通过对一个悬臂薄壁钢板曲梁结构和一个典型车身接头结构的材料替代设计和轻量化分析,验证了提出的设计、分析方法的有效性和结论的正确性。     

电池托架有限元分析与轻量化研究

以8 t平台纯电底盘电池托架为研究对象,基于有限元分析,对其强度性能进行了评估,研究了使用高强钢和结构优化等轻量化方法.结果表明:该轻量化方法实现了降重54 kg,经过强度评估后满足设计要求,为纯电底盘的轻量化设计提供了一条可行的途径.     

铺层结构三维等效弹性常数研究

从铺层结构的三维宏观弹性特性出发,利用三维层压结构理论,获得了复合层板的三维弹性常数的等效公式。以MATLAB为平台,编写模块化程序,将层压结构理论运用于某大型回转机械平行铺层和环状铺层结构的三维弹性常数等效中,输入每个单层结构的弹性参数,该程序可自动生成部件等效刚度矩阵、柔度矩阵和等效弹性常数;结合APDL参数化语言建立有限元模型,对等效前后的结构进行模态分析比较。结果表明,等效前后部件前三阶固有频率的变化率都小于5%,说明该方法对此类复合铺层结构的三维弹性常数等效是可行的。     

无人机起落架电传作动筒有限元分析及优化设计

为了满足飞机结构件轻量化的设计要求,模拟了无人机起落架电传作动筒在飞机着陆阶段的载荷情况,对设计的电传作动筒主要承力零件进行了有限元分析。通过静力学仿真和动力学仿真,得到主要承力零件的应力云图、位移云图及应力随时间变化图,并根据相关仿真结果进行优化设计,在满足结构功能需求的情况下对电传作动筒各零件进行减重。     

微型高精密惯导测试转台结构设计及力学分析

惯导测试转台在航空航天领域有重要作用,是模拟、测试、仿真等的关键设备。文中基于用户需求,提出一种转台的轻量化设计方法,运用UG软件实现建模和优化,并进行有限元分析,结果表明主要零件及结构总体的强度和刚度均满足设计要求。同时,该转台的前6阶频率在555.44 Hz和1 534.7 Hz之间,满足共振频率≥450 Hz的要求。在飞行器微型化的趋势下,该微型高精密惯导测试转台的设计方法可为类似产品的设计提供参考。     

输送带接头剖层机输送辊的优化分析

应用于橡胶输送带接头冷粘结工艺的输送带阶梯剖层机,进给部分主要由上、下输送辊组成,输送辊要求有足够的强度和刚度,且结构轻巧。基于SolidWorks Simulation有限元分析软件对输送辊进行静应力及变形分析,并借助分析结果确定输送辊采用空心结构形式,并对轻质材料铝合金2A11和镁合金AZ61M性能进行比对分析,实现了输送辊的优化设计。     

电动汽车动力电池包结构设计分析研究进展

动力电池包是电动汽车的核心模块之一,有严格的安全性和轻量化的要求,必须通过规范的结构分析和优化来实现.简述动力电池包发展现状、总装结构设计要点以及结构设计流程,总结其结构动力学分析和温度场仿真模拟的研究进展,明确指出建立精细化有限元模型、进行温度场模拟的电池包动力学性能分析与结构优化是进一步提高电池包研发水平的重要方向...