基于序列响应面方法的高强度钢材料参数反求

针对高强度钢DP800的材料参数确定问题,提出了一种将序列响应面近似模型与小种群遗传算法相结合的材料参数反求方法。以高强钢DP800吸能梁的碰撞力试验曲线为基础,优化设计碰撞力数值仿真曲线,使之与试验曲线相吻合,从而反求出与高强度钢的应力、应变率、温度等相关的材料参数。该方法能有效减少调用有限元计算的次数与物理实验的次数,大大提高参数反求的效率,对提高整车安全性仿真精度具有重要意义。     

RBF近似模型在汽车碰撞变复杂度建模中的应用

针对汽车正面碰撞过程中考虑到车身后部部件结构几乎不发生明显变形的特点,采用最优拉丁超立方试验设计,利用较少的样本点数据在简化模型和高精度模型中建立一个差值补偿近似模型,在此模型和简化模型基础上构造新的样本点数据,利用RBF近似模型建立新的近似模型。利用该方法对以汽车前部7个主要吸能部件的板厚作为设计变量,以整车质量和整车碰撞加速度峰值aB作为优化目标函数的汽车100%正面碰撞的多目标优化问题进行仿真研究,结果表明该方法在保证模型精度的同时能够快速地得到优化值。     

基于反求理论的汽车安全性优化

提出了一种基于反求理论的汽车碰撞安全性优化方法。为了提高有限元仿真在汽车安全性分析方面的准确性,通过有限元仿真与试验验证相结合的方法,利用反求技术求出材料的特性参数。将得到的特性参数应用于某种卡车驾驶室的相同材料,对驾驶室的结构参数进行优化。选取卡车翻滚时对驾驶员安全影响较大的参数作为优化目标,利用遗传算法对构造的多目标优化模型进行计算。通过计算结果可知,有限元仿真中默认的材料特性参数与试验结果有一定的差别,将试验得出的数据应用于优化中可以得到更准确的结果。     

儿童碰撞假人几何与材料参数反求

汽车碰撞测试用Q6儿童假人结构较复杂、没有公开几何及材料参数,难以对其进行深入研究和改进。因此,利用CT技术,对Q6假人无金属反光几何边界进行反求;设计并制作了质心测量仪,采用试错法,基于质心一致进行金属件反求,并用转动惯量校正。设计了新型排水法,应用于髋部和锁骨的材料密度反求;设计并利用矩阵方程法进行多材料组合部件的密度反求。通过以上方法获得了Q6假人主要部件的几何模型及材料参数。     

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。     

钢板弹簧迟滞特性建模及重载货车的动态响应分析

结合一种提出的钢板弹簧迟滞模型,建立了精确的重载货车整车模型,并讨论钢板弹簧线性化对整车动态响应的影响。基于钢板弹簧动态试验和改进的Maxwell-slip模型建立精确的动态迟滞模型,并采用1/4车辆模型分析其动态特性。运用集中参数法建立重载货车整车模型,结合实车偏频试验验证整车模型的准确性。与钢板弹簧线性化的整车模型对比,讨论模型线性化所引入的误差。结果表明,钢板弹簧的幅频特性依赖于加载幅值,随着加载幅值增大,动刚度逐渐减小;钢板弹簧的线性化忽略了刚度渐变特性及阻尼效应,致使重载货车的频率加权加速度均方根值略有偏大、悬架动扰度显著增大,而钢板弹簧输出力偏小,从而为载重货车的动态行为预测及系统设计带来了较大的误差。     

SUV车侧面碰撞安全性仿真研究

在我国汽车碰撞交通事故中，侧面碰撞事故占30％左右，是发生频率最高和造成人员伤亡最多的事故类型，为此开展汽车的侧面耐撞性能研究是十分重要的。针对国内某SUV车型，建立整车有限元模型，在模型验证的基础上，然后按照欧洲侧面碰撞法规ECER95对该车型进行侧面碰撞模拟仿真。从碰撞变形、碰撞吸能、碰撞力以及关键点的加速度值对仿真结果进行分析、评价，并提出了提高整车侧面碰撞安全性能的一些合理化建议，为今后开展汽车的侧面碰撞研究及提高轿车侧面耐撞性能提供了可借鉴的方法。     

基于移动最小二乘响应面方法的整车轻量化设计优化

汽车轻量化是汽车产业发展方向之一,也是一个汽车厂商和国家技术进步、先进程度的重要标志。优化汽车的结构设计是实现汽车轻量化的有效途径之一,文中采用拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,同时,为了提高了计算效率,将基于移动最小二乘拟合的响应面近似模型引入到整车正碰优化设计的复杂系统中,并利用序列响应面优化方法对近似模型进行优化,避免了整车碰撞传统优化设计方法计算量大,且在碰撞非线性系统优化中常常易导致收敛缓慢甚至不收敛的缺点。在满足了CMVDR294安全法规的同时,使汽车车身一些部件的板厚达到合理的配置,从而达到使汽车重量得到一定程度的减轻的目的。     

基于仿真分析的汽车B柱侧面碰撞性能设计

汽车车身B柱是侧面碰撞过程中最重要的载荷承载部件,其变形模式和能量吸收对其入侵速度和入侵量有重要影响,并最终影响乘员损伤。针对某车型B柱的侧面碰撞性能设计,首先建立了整车侧面碰撞仿真模型,然后采用从整车模型中提取B柱子系统模型的方法,从而大大提高计算效率,并对子系统模型进行了验证,基于该子系统模型完成了车身B柱的侧面碰撞性能优化设计。工程算例表明,该方法在B柱的性能优化设计方面具有较强的工程实用性。     

薄壁钢管材料参数反求

针对薄壁钢管材料参数确定问题,采用有限元软件与遗传算法相结合的反求方法,确定了钢管的材料参数,并验证了这些参数。首先,建立了反求需要的计算模型,开发了参数反求程序;其次,对参数反求程序的收敛性进行了研究,结果显示该方法有较高的收敛精度;然后,建立了试验系统,通过试验获取了反求需要的材料参数;再次,根据试验测试的力与位移的关系,反求出了钢管的材料参数;最后,用一个试验实例及其仿真,验证了反求参数在工程应用中的可行性。采用该方法确定防撞杆的材料参数,对于提高汽车整体仿真精度有一定意义,该方法还可用于确定其他薄壁管材的材料参数。     

地铁车辆连挂冲击非线性动力学模型

在考虑车钩缓冲器非线性刚度和阻尼、车辆轮轨之间摩擦力的情况下,建立编组列车连挂冲击的非线性模型。根据试验结果,确定了缓冲器的非线性刚度和阻尼,并将数值仿真结果与试验结果进行比较,证明了模型的正确性。使用数值仿真方法,分别研究六车编组、二车编组列车的连挂冲击特性。研究结果表明,车辆连挂碰撞时,冲击分界面处的缓冲器的冲击力、压缩行程最大;不同数量的车辆编组碰撞冲击时,最大冲击力不但存在差异,而且,缓冲器的压缩行程、吸收的能量也不相同;距离冲击分界面较远的车辆之间,可以配置容量较小的缓冲器。     

货车前部防钻碰保护装置的研究

乘用车与货车之间发生正面碰撞时,容易产生乘用车钻入货车底部的钻碰问题,参照欧洲ECE-R93法规,在货车前下部设计安装了前部钻碰防护装置FUP来解决钻碰。运用非线性有限元理论建立了货车前下部防护装置的有限元模型,研究了静态载荷下FUP的防钻性能,并且分析了结构在冲击载荷作用下的能量吸收与变形特性。结果表明:货车安装防护装置FUP后,一方面能防止乘用车发生钻入;另一方面通过合理地选择FUP的壁厚,又能降低碰撞刚度,提高与乘用车碰撞的相容性。     

基于磁流变减振器的汽车半主动悬架非线性控制方法

考虑磁流变减振器阻尼力和悬架弹性元件非线性特性,建立车辆半主动悬架非线性动力学模型。应用微分几何非线性控制,经过适当的非线性状态和反馈变换,实现半主动悬架非线性系统的精确线性化,并对系统实施非线性状态反馈控制;根据预定的控制目标及模糊控制策略调节控制参数,设计模糊控制器,对悬架系统进行了控制仿真研究;利用神经网络模式识别能力对输入数据处理辨别,设计控制网络层,从而达到提高悬架工作性能,改善汽车行驶舒适性的目的。将三种非线性控制方法的仿真结果进行分析比较表明:经模糊控制或神经网络控制后的悬架承受的冲击响应小、振动强度低,比微分几何控制能获得更优异的性能。     

Nonlinear impact model of a tennis racket and a ball

A nonlinear impact model of a ball impacting on a tennis racket was developed to investigate the impact characteristics of this collision. The impact model included a tennis ball, the tennis racket frame and string bed in a tennis racket. The governing equations for the impact model were derived and were solved by applying numerical analysis. Extensive parametric studies were conducted to study the effects of the system parameters including ball dynamic stiffness, ball damping ratio, racket head size, string tension, string axial rigidity, etc. The analysis results showed that although head size and string axial rigidity have negligible effects on the dwell time and velocity ratio of the ball, string tension can have a significant effect on the dwell time and velocity ratio of the ball.     

谐波齿轮传动系统非线性扭转振动分析

考虑传动误差、非线性扭转刚度以及间隙等非线性因素,建立了新的谐波齿轮传动系统非线性微分方程。传动误差采用了新的计算公式。建立了对转矩转角实验曲线采用3阶多项式拟合,然后求导得到刚度公式的方法。开发了非线性动力学特性仿真分析软件。实验和仿真研究系统的动力响应,以及不同频率的误差分量对系统动态响应的贡献,明确了设计、制造及装配中主要的误差控制对象。     

汽车悬架弹簧多级减振刚度的应用性能分析

介绍了汽车非线性减振悬架的性能特点.根据非线性悬架特点设计了一种四级减振刚度弹簧;根据非线性曲线的特点,把汽车的不同工况分解为四减振区域,并分别把每一个减振区域匹配出不同刚度的线性弹性刚度,相当于用一次曲线去逼近空气弹簧的多次刚度曲线,这样就能得到吸振能力非常接近空气弹簧的弹性特性.进一步计算了四级减振刚度悬架汽车的减振频率、静挠度、振幅、阻尼特性.计算结果表明,四级减振刚度悬架比单刚度悬架舒适性能有很大的提高.     

一种新的铁道车辆滚振试验台曲线通过试验方法

推导了车辆在通过曲线时的轮轨蠕滑率计算公式,并建立模拟铁道车辆曲线通过的滚振台非线性动力学模型,提出一种新的曲线通过台架试验方法,并分析了不同试验方法对车辆轮轨垂向力的影响。研究结果表明：滚动台上的车辆系统经由未平衡至平衡状态的过程中,现行的曲线通过试验方法冲击过大,而新的试验方法可以很好地避免这种冲击;将根据两种试验方法计算得到的安全性指标与曲线线路的结果进行对比可知,三者的变化规律一致;在两种试验方法的安全性指标对比中,新的试验方法与线路结果的误差更小,说明所提出的曲线通过试验方法是可行的。     

基于液压活塞式惯容器的车辆悬架性能研究

阐述了液压活塞式惯容器的基本结构、工作原理与承载力大的特点,建立了考虑摩擦力、寄生阻尼力和油液弹性效应的惯容器非线性力学模型。在数控液压伺服激振台上对液压活塞式惯容器进行了力学性能试验,基于试验结果,利用Matlab参数辨识工具箱对非线性力学模型中的参数进行辨识。在此基础上建立了包含液压活塞式惯容器非线性因素的车辆惯容器 弹簧 阻尼器（inerter-spring-damper,简称ISD）悬架动力学模型并进行了仿真分析。结果表明,当考虑液压活塞式惯容器非线性因素时,车辆ISD悬架系统的车身加速度均方根值增加5%,而轮胎动载荷与悬架动行程均方根值均有所减小,降低了车辆的行驶平顺性。     

发动机液压悬置动态特性研究分析

分析了发动机液压悬置的基本结构和特性。通过实验测试了某车动力总成液压悬置的动刚度和阻尼特性。建立了液压悬置的集总参数的力学和数学模型,并利用ADAMS软件建立了液-固耦合的分析模型。对液压悬置的动态特性进行了仿真分析,并将仿真结果与实测结果进行对比分析。对比分析结果表明,仿真结果与试验结果比较吻合,验证了模型的实用性和可信性。     

三稳态压电能量采集器的动态特性与实验

为了探究三稳态压电振动能量采集器的动力学特性,以磁-机-压电耦合型三稳态压电振动能量采集器(tristable piezoelectric vibration energy harvester,简称TPVEH)为研究对象,利用磁荷法、力平衡和基尔霍夫定律分别建立了采集器末端磁铁与外部磁铁之间的非线性磁力模型和系统集总参数动力学模型。仿真分析了磁铁间距、激励加速度幅值和频率等参数对采集器动力学特性和采集电压的影响。研制了三稳态压电振动能量采集器原理样机,搭建了实验测试平台,实验验证了仿真结果的正确性。研究结果表明,随着激励加速度幅值增大,能量采集器依次经历单稳态、双稳态和三稳态3种运动状态,且三稳态运动时的工作频带和输出性能(位移、速度和采集电压)比双稳态和单稳态时要高。