地铁座椅结构分析与轻量化优化方法

地铁座椅的轻量化设计对于降低地铁车辆成本、节约原材料和能源消耗具有重要意义．针对某地铁座椅的轻量化设计要求,提出了一种有限元分析与试验验证相结合的轻量化优化方法．首先,采用有限元分析软件ANSYSWorkbench对地铁座椅结构进行了强度分析,在此基础上提出了轻量化优化方案,并通过有限元分析初步验证了轻量化优化后的座椅结构满足强度要求．其次,以实际加工好的地铁座椅为试验对象,模拟实际工况,设计并实施了静载试验和动载试验．试验结果一方面检验了有限元计算分析结果的有效性,另一方面进一步验证了地铁座椅结构轻量化优化的合理性．通过探讨有限元分析与试验验证相结合的方法在地铁座椅设计中的应用,为地铁座椅轻量化设计提供了一种快速、有效的现代设计手段．     

基于滑车碰撞试验的轿车座椅骨架轻量化研究

为获得某款轿车轻量化座椅骨架的滑车碰撞性能参数,并在该参数基础上对座椅骨架进行优化设计,根据滑车碰撞试验方法建立座椅骨架动态特性仿真模型,利用Ls-Dyna软件进行座椅骨架滑车碰撞试验仿真,得到轻量化座椅骨架的滑车碰撞性能参数和优化设计参数.结果表明,该轻量化座椅骨架完全满足滑车碰撞试验的强度要求,且经过优化设计进一步减重8.4%,为座椅轻量化及滑车碰撞试验提供了参考依据.     

碳纤维复合材料汽车后排座椅优化设计

汽车座椅是汽车的主要零部件,运用复合材料进行座椅骨架设计具有积极意义.使用HyperWorks软件中复合铺层优化的方法对汽车后排座椅骨架铺层结构进行优化,针对靠背骨架、坐垫骨架和背板采用复合材料多阶段联合优化方法(自由尺寸优化、层叠尺寸优化和层叠次序优化)求解最适合的铺层方案,并进行强度校核.根据国家标准进行行李箱冲击试验仿真,分析座椅安全性.结果表明,结构优化后的模型相对于原铺层质量减轻13.6％,且完全满足行李箱冲击试验的强度要求,为复合材料后排座椅行李箱冲击试验提供参考.     

基于虚拟样机的动态轻量化设计方法

针对在轻量化设计的强度计算过程中,现存单工况静态边界条件导致的精度和自动化程度低的问题展开讨论,提出了基于虚拟样机的动态轻量化设计方法.该方法基于虚拟样机技术,对与机体相关的曲柄连杆机构进行动态仿真,仿真结果为强度计算提供动态的边界条件和载荷,从而可以进行多工况的强度计算,并为轻量化设计提供可靠的设计评判依据,提高计算精度的同时改善了设计自动化程度.以单缸内燃机机体为例,介绍了虚拟样机构建、有限元前/后处理,以及轻量化结构改进等方面工作.结果表明,轻量化改进设计方案经小批量试制测试,通过可靠性实验,从而证实了该设计模式的可行性和可靠性.     

通用飞机乘员座椅适坠性设计

本报告概述了通用类乘员座椅适坠性的设计要求,讨论了适坠性座椅的设计思路,包括吸能方式的确定、约束形式的选择,分析了影响通用飞机乘员座椅适坠性的主要因素.     

多载荷约束夹层结构轻量化设计及应用

由于其轻量化的特点,复合材料夹层结构在航天、汽车和城市基础设施等方面得到了广泛的应用。针对夹层结构受到多载荷约束情况进行分析,运用拉格朗日乘数法对多载荷约束夹层结构进行轻量化设计;以电动汽车底盘甲板结构为对象,运用多载荷约束夹层结构轻量化设计方法对其进行轻量化研究。结果表明,在保证车辆稳定性的前提下,轻量化设计效果良好。     

客车侧翻乘员防护座椅系统

为提高客车侧翻事故中对乘员的保护能力,减少或避免乘员损伤,根据客车侧翻中乘员的运动状态、损伤机理和损伤程度评价,提出了具有主动倾斜约束的ARS(active-tilting restraint system)安全座椅系统.结合ECE R66法规,建立了车身段结构-约束系统-乘员组合有限元模型,计算分析了客车侧翻时座椅约束系统对乘员不同运动行为状态下的乘员损伤和防护作用.与原座椅系统的对比分析可知,ARS座椅在客车侧翻时有效地约束了乘员的运动轨迹确保其在生存空间内,避免了被撞击侧乘员超出生存空间而受到损伤,且乘员的头部和胸部等损伤指标HIC(head injury criteria)和TTI(thoracic trauma index)均得到有效改善.研究结果表明:ARS座椅在客车侧翻中施加相对于翻转运动的回正作用能有效保证乘员的生存空间,同时经约束客车乘员的运动状态提高了其损伤防护能力.     

无副车架自卸汽车车架多目标轻量化优化

为了进行无副车架自卸汽车车架轻量化设计，本文应用有限元分析软件，建立无副车架自卸汽车车架有限元模型。对扭转工况下车架结构强度进行有限元分析，得到车架应力分布，并对车架进行模态分析，根据车架结构强度的有限元计算结果，对安全系数较高的结构件进行灵敏度分析，确定优化设计变量。采用最优拉丁超立方法进行样本采集，建立Kriging近似模型，以质量和最大应力最小作为目标，以一阶模态频率为约束，基于NSGA-II算法对自卸汽车车架进行多目标优化设计。优化结果表明，在保证车架模态频率的情况下，质量减小了15.55%,最大应力减少了1.55%。该优化方法满足设计要求，具有较好的轻量化效果。     

LX200摩托车车架有限元分析及强度评价

综合运用CATIA、MSC.PATRAN等软件,结合摩托车车架结构特点和实际承载情况,建立了LX200摩托车车架有限元计算分析模型;通过模型检查,验证了模型的可行性和有效性;在此基础上对车架进行了有限元分析,并根据计算结果对车架进行了强度评价.结果表明,LX200摩托车车架设计较保守,具有较大的轻量化设计空间.     

燃气管道机器人行走轮架多学科优化设计

燃气管道机器人作为一种集铺设、检测、修复为一体的工具在管道工程领域得到愈来愈广泛地应用.由于管道空间的局限性,在同等带载能力的情况下,机器人结构的轻量化就显得尤为重要.介绍了一种多学科耦合作用下的结构快速优化设计技术,提出将多学科设计方法应用于燃气管道机器人结构设计,实现了该机器人运动结构综合性能优化.建立行走架结构三维模型,以结构轻量化为设计目标,结构静强度、振动性能等为约束,基于多学科协同优化设计思想建立设计优化模型.通过应力分析、质量对比,结果表明,优化后的设计不仅满足强度,而且质量相比之前大幅度减轻,有利于节省成本,对于机器人的轻量化研究有重要意义.     

改性氯氧镁水泥轻质砌块的研究

本研究从防水外加剂、减水剂、高分子聚合物、轻骨料页岩陶粒等几个方面对氯氧镁水泥进行改性，较好地解决了耐水性、抗冻性、软化系数、强度等技术关键问题，使改性氯氧镁水泥轻质砌块的各项技术性能均符合国家标准。     

高强轻骨料混凝土梁受剪性能分析

高强轻骨料混凝土具有强度高、自重轻、抗冻抗渗性能好等诸多优点,具有良好的应用前景,但其弹性模量低,脆性破坏显著。收集了大量轻骨料混凝土梁受剪性能试验结果,通过LC40强度等级将其分为普通强度轻骨料混凝土梁和高强轻骨料混凝土梁,结合各国规范建议方法和典型统计模型对其承载能力进行计算,并与试验结果进行对比分析。研究表明：轻骨料混凝土梁的受剪承载力低于同等级的普通混凝土梁,且随着混凝土强度的提高,轻骨料混凝土梁的受剪承载能力提高幅度减小,建议依据强度差异选取不同的混凝土强度折减系数用于规范设计。     

基于蚁群算法的电子化考试考场座位编排方法

提出一种用于电子化考试考场坐位优化编排的智能算法.在分析电子化考试特点的基础上,建立了考场编排的优化函数和与之对应的二分图模型,采用蚁群算法对该模型进行了优化求解.仿真结果表明:所提算法是有效的,大大提高了大规模电子化考试的效率.     

钢铝板材压-胶复合连接性能

为提高钢铝混合轻量化车身结构中钢和铝异种材料的连接性能,对钢铝板材的压-胶复合连接技术进行仿真与实验研究.以A5052铝合金板和Q235钢板为被连接件,环氧树脂为胶粘剂,采用内聚力模型模拟胶层的失效行为,建立压-胶复合连接的剪切和剥离仿真模型.在实验验证仿真模型有效性的基础上,基于响应面近似模型对连接工艺参数进行多目标优化,得到关于剪切强度和剥离强度的Pareto前沿解集以及各参数的优化组合.结果表明:优化解集中的多个工艺方案均能保证连接点剪切强度在9 400 N以上,而剥离强度均在700 N以上.实验证明钢铝板材压-胶复合连接强度比无胶单独的压力连接提高一倍以上,且可以达到同条件下钢板焊接拉伸强度的80%左右.     

基于导重法的叉车门架轻量化设计

针对大型复杂机械设计余量过大的现象,采用导重法和灵敏度计算相结合的集成优化法对某型号内燃叉车的门架结构进行全局轻量化设计. 推导强度、刚度等多性态约束条件,搭建导重法单目标、多性态约束优化模型,利用Lamker算法求解Kuhn-Tucker乘子;灵敏度计算采用带有经典误差修正项的半解析法（ESA）,引入单元误差修正项,消除刚体转动位移带来的误差;结合导重法,解决了容重和导重难以求解的问题. 利用有限元法,对优化后的门架结构进行强度和刚度校核. 结果表明,采用导重法和灵敏度计算相结合的集成优化法效果显著,使得叉车门架质量降低18.21%,优化后的门架强度和刚度满足设计要求.     

鲍罗米公式在预测轻骨料混凝土28d强度方面的应用

研究结果表明,用鲍罗米公式推测轻骨料混凝土28 d抗压强度的误差较大.实测出不同配合比的轻骨料混凝土28 d抗压强度和相应的28 d胶砂试块抗压强度,运用多元线性回归分析的方法完善了鲍罗米公式,所得公式能较准确地预测轻骨料混凝土28 d抗压强度,具有现实指导意义.     

高强轻集料混凝土的发展与分析

介绍了高强轻集料砼的特点，国内外轻集料、轻集料砼、高强轻集料砼的研究和应用情况。在分析高强轻集料砼发展的基础上，提出了我国推广应用高强轻集料砼的几点建议。     

建筑材料密强综合评价方法

建筑材料具有高强度和低密度的要求,有必要建立适合优化选择其力学性能的评价指标。在密度和强度评估的背景下,提出对建筑材料密度和强度进行综合评价的密强法。基于密强法进行了不同材料之间的优选和同一材料不同参数之间的优选,研究了不同建筑材料的密度和强度参数在密强图的分布情况。结果表明：不同材料在密强图上的密强不同,在优选材料时可由密强图分别计算出各材料的相对密强改进量及改进角,进行比选;同一材料在不同参数下的密度与强度的表现不同,由密强图可对影响材料性能的因素进行优选;密强能综合反映建筑材料密度和强度的性质,是表达材料轻质高强性的一种直观易懂的方法。     

基于构件内力优化的车身结构轻量化设计

针对细长杆件的轴向承载能力要远大于其他非轴向的承载能力的特性,提出了基于构件内力优化的车身结构轻量化设计理念。从构件受力合理的角度来实现客车车身骨架轻量化,即通过对整车结构的力流分析,得到车身结构整体及主要构件受力特性,找出整车骨架中的高应力及低应力区域。进一步对高应力或低应力杆件的内力成分和应力成分进行分析。在保证强度的基础上,从结构受力合理的角度出发,挖掘整车轻量化的潜力。最后结合某款全承载式客车进行了相应的轻量化设计,在降低结构最高应力的前提下实现减重220kg。