基于混合元胞自动机的护栏防撞端头设计

为提高护栏防撞端头的防撞等级,结合正交试验设计思想,在建立长度不一的防撞端头吸能空腔的等效拓扑优化模型基础上对防撞端头进行设计。基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化分析,得到几种不同吸能空腔结构的截面拓扑构型,分析不同截面拓扑构型的吸能能力,确定最佳拓扑构型。结果表明:根据耐撞性拓扑优化获得的最佳截面拓扑构型设计的防撞端头,能够满足100 km/h失控车辆的碰撞要求,提高了现有防撞端头的防撞等级;防撞端头总长不超过4 m,实现了护栏防撞端头的小型化、轻量化设计。     

车用吸能部件吸能特性的改进

为了改进汽车上吸能部件的吸能特性,提高汽车正面抗撞性,对常用的圆形截面和矩形截面吸能部件的变形模式和轴向压皱刚度的特性进行了研究;利用拓扑优化的方法,从调整吸能部件轴向压皱刚度观点出发,建立拓扑优化模型进行优化分析。在上述研究的基础上,提出一种新型的碰撞吸能部件,该吸能部件侧壁上沿轴向方向布置了中凹凹槽。有限元分析结果表明:在不增加部件质量、不占用更大空间的条件下,该新型吸能部件具有良好的变形模式,在变形吸能的过程中能够提供较为平稳的轴向反作用力;与圆形截面和矩形截面吸能部件相比,新吸能部件吸收冲击能量的能力显著提高。     

考虑汽车正面低速碰撞角度偏差的 吸能盒性能优化设计

汽车发生正面低速碰撞时,由于各种因素的影响,不能达到百分之百的正面碰撞。因此,运用非线性有限元LS-DYNA仿真软件对碰撞方向偏差±6°的汽车正面低速碰撞进行了仿真模拟,在确保吸能盒在正面碰撞过程中能够吸收一定能量的基础上,当汽车的碰撞角度发生偏差时也能够使吸能盒具有良好的吸能效果,保障车辆与乘员安全。并通过定义目标优化函数及仿真研究进行了吸能盒优化设计,得到优化后吸能盒的碰撞吸能数值及碰撞角度变化时碰撞吸能的变化情况,从而得出具最佳吸能性能吸能盒的设计变量,即吸能盒壁厚1.5 mm、长180 mm、边数为6,此结构下在碰撞角度偏差±6°时,其T值最小。     

地铁车辆吸能装置耐碰撞性分析

吸能装置是确保地铁列车具有良好耐碰撞性能的一种重要部件.为实现地铁车辆吸能装置的结构优化,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对不同厚度、不同横截面形状的薄壁结构碰撞性进行了仿真分析,分析结果表明,吸能装置的性能与其横截面的形状、壁厚的选择紧密相关.条件相同时,吸能装置的吸能能力与壁厚成正比,但壁厚增加时,界面力也随之增大,在吸能结构的设计中,需综合考虑.以地铁头车为研究对象,对安装了吸能装置的地铁头车进行了碰撞仿真,得到车体吸能装置碰撞过程变形情况和碰撞能量-时间历程,结果表明该结构吸能装置具有良好的吸能特性.     

双层分级吸能结构优化设计

为提高汽车的安全性,确保在增加结构吸能量的同时又不增大碰撞峰值力,引入分级吸能的设计思想,提出一种新型的吸能结构,采用显示有限元软件对该分级吸能结构进行动态轴向压缩模拟。同时,以结构的壁厚及宽度为设计变量,采用响应面法,并结合正交试验设计进行优化,优化过程中建立了结构的比吸能和初始碰撞峰值力的多目标优化标函数,采用权重法求得该分级吸能结构的壁厚和宽度的最优解。       

基于响应表面法的分级吸能结构优化设计

设计了一款由3层方管组成的分级碰撞吸能结构。为得到吸能结构的最优方案,运用正交试验法从27种设计方案中确定了9个试验样本,并通过非线性有限元法对其碰撞吸能过程进行了仿真分析。在此基础上,应用响应表面法得到吸能结构参数与吸能评价指标的非线性映射关系。通过优化得到了最佳方案,明显提高了方案优选效率和吸能能力。     

基于汽车正面碰撞的吸能盒设计及优化

对汽车正面碰撞有限元模型进行了分析,建立了可替代整车碰撞模型的子模型,并对其进行验证。在所建立的子模型的基础上,设计出了双层波纹管样式的吸能盒结构,利用自适应响应面法对其厚度进行优化设计。整车碰撞仿真结果表明:吸能盒结构吸收的能量比原结构提高了14.2%,纵梁碰撞力比原结构减小了15.3%。     

以Altair inspire对育苗成型机纵封部支架的拓扑优化

纵封部是容器育苗成型机的关键部位,采用Altair inspire软件对其支架进行拓扑优化设计。将该支架模型导入Altair inspire软件进行有限元分析,并阐述了该软件优化的数学模型,优化求解支架的最大化刚度。通过拓扑优化,支架的质量减少了48.7%,最大位移减少了55.3%,达到了支架最大化刚度设计的目的,同时也为类似产品的优化设计提供了参考。     

悬置支架结构的有限元分析与拓扑优化设计

卡车驾驶室悬置支架是重要的连接构件之一,为了在产品设计阶段寻求最佳设计方案,利用通用有限元分析和优化软件Hyperworks7.0,以柔度为目标,以体积作为约束条件,结合零件的结构、约束、受力等特点,对驾驶室悬置支架进行了有限元分析和结构拓扑优化,并在优化基础上进行了二次设计.与传统设计支架相比,优化设计支架最大应力减小50.6%,质量减少14.6%.基于有限元法的结构分析和拓扑优化,能在产品开发阶段主动寻求最优方案,对提高产品质量、缩短设计周期有重要作用.     

基于响应面法的车门防撞梁多学科设计优化

对车门防撞梁的原始设计方案进行优化,以M形截面车门防撞梁替代原管型防撞梁的设计方案,并以M形截面车门防撞梁的材料参数作为设计变量,以提高车门防撞梁的轻量化性能及其在侧面碰撞中的吸能性为优化目标,采用正交试验设计方法进行样本数据设计,使用响应面法建立车门防撞梁轻量化性能及吸能性的多学科近似模型,通过遗传法最终得到最优的车门防撞梁材料方案,在保证其质量不增加的情况下,显著提高了车门防撞梁的碰撞吸能性.     

波形梁护栏受侧面碰撞过程中的能量转换分析

波形梁护栏在受侧面碰撞时吸收碰撞能量的能力是衡量其安全性能的一项重要指标,为减小此碰撞事故造成的灾害损失程度,需对波形梁护栏在受侧面碰撞时的吸能能力进行研究分析.采用LS-DYNA动力学分析方法,对波形梁护栏在受侧面碰撞过程中的能量转换进行了对比分析,得出四种工况下碰撞能量的变化曲线,结果表明现有波形梁护栏的吸能能力尚有一定的提升空间,为进一步优化设计提供参考.     

波形梁护栏受侧而碰撞过程中的能量转换分析

波形梁护栏在受侧面碰撞时吸收碰撞能量的能力是衡量其安全性能的一项重要指标,为减小此碰撞事故造成的灾害损失程度,需对波形梁护栏在受侧面碰撞时的吸能能力进行研究分析．采用LS—DYNA动力学分析方法,对波形梁护栏在受侧面碰撞过程中的能量转换进行了对比分析,得出四种工况下碰撞能量的变化曲线,结果表明现有波形梁护栏的吸能能力尚有一定的提升空间,为进一步优化设计提供参考．     

微车正面碰撞建模与仿真分析

为分析微车前部构件的耐撞性,根据碰撞仿真理论,建立了基于求解器LSDYNA的微车正面刚性墙碰撞有限元模型,对微车正面碰撞过程进行仿真计算,并将仿真结果与真实试验结果进行对比,验证仿真模型的有效性。通过分析前纵梁和前围板的变形及吸能情况,可知前围板变形在可接受的范围内,前纵梁变形吸能情况不理想,需要进一步优化。     

汽车正面25%重叠率碰撞车身前端结构设计

基于Pam-Crash/Safe软件建立了正面25%重叠率碰撞工况车辆-假人有限元基础模型。简化了前端主要吸能构件弯曲和压溃的性能表达,以结构件侵入量作为约束条件,将总目标吸能量分解到子构件上,根据其可压溃长度计算出所需的平均反力。最后,设计断面参数以满足平均反力和吸能量的要求。结果表明,所设计的前端结构能够满足正面25%重叠率碰撞等3种正面碰撞工况的法规要求。本文方法不仅提高了结构优化效率,还在一定程度上实现了"正向设计"。     

药物洗脱支架的力学性能分析与优化设计

药物洗脱支架(DES)由于其卓越的降低再狭窄能力,因而在经皮冠动脉治疗中得到了广泛应用,但也显现出一系列的问题。建立DES模型并进行结构优化从而改善支架结构是一种解决该系列问题的有效途径。文章使用UG软件建立优化后的MAC-J09-3.0支架模型。然后使用有限元分析软件ABAQUS和拓扑优化软件OptiStruct,对支架进行力学性能分析与挖槽设计。将优化后的三种支架进行受力分析与比较发现:通过挖槽设计和优化支撑筋的材料分布,既能增加支架的载药性能又保持了支架的支撑性能。     

基于拓扑优化的宽频超材料吸波体设计

为了弥补传统方法设计宽频超材料吸波体存在重复试验和设计周期长的缺陷，提出用拓扑优化方法来设计宽频超材料吸波体，通过改变表层拓扑结构以实现工作带宽的灵活调节。采用离散编码的方式进行拓扑编码化，通过一种结合动态权值和高斯误差的二进制粒子群算法优化拓扑结构，以实现C-Ku内任意工作频段的高吸波率。所设计的2种超材料吸波体在8.2～16.6 GHz和7～13 GHz频段的吸波率高于90%,尤其在X频段内，其中一种超材料吸波体的平均吸波率高达96.44%。实验结果表明，所提算法改善了早熟和后期局部搜索能力弱的情况，可更有效地应用于宽频超材料吸波体的设计。     

货车后下部防护装置碰撞仿真及优化设计

针对目前货车后下部防护装置难以保证防止钻撞功能的问题,对后下部防护装置进行优化设计。依据GB 11567. 2—2001对汽车后下部防护装置的要求,利用LS-DYNA仿真软件对优化后的后下部防护装置进行碰撞仿真对比分析。通过动态仿真优化前后的后下部防护装置在碰撞过程中的变形、碰撞速度、碰撞减速度以及吸能情况,证明优化后的后下部防护装置在各项性能上都得到了提高,在发生后车追尾碰撞的时候,既能缓冲瞬时冲击,又能有效阻挡后车钻入,避免恶性事故发生。       

某乘用车正面碰撞性能分析及结构优化

在有限元软件Hypermesh中建立了某乘用车有限元模型,利用LS-DYNA有限元软件对某轿车进行了100%的正面碰撞仿真分析。以降低碰撞中B柱加速度及前围侵入量为优化目标,对其主要吸能部件进行了结构改进,使该型车碰撞性能得到了提升。     

新型柔性护栏端头结构的拓扑优化

为了研发出一种能够满足我国新法规的新型柔性护栏端头,根据国内新出台的评价标准,利用汽车-护栏有限元模型仿真分析和实车足尺碰撞试验相结合的方法,并结合元胞自动机的拓扑优化方法,展开对客车碰撞条件下的新型柔性护栏端头结构拓扑优化分析。利用耐撞性拓扑优化方法,对新型柔性护栏端头设计区域进行5种不同工况下的拓扑优化分析,并得出新型柔性护栏端头结构拓扑构型;最后,利用仿真软件针对所提取的"四角弧度"端头拓扑构型进行仿真验证分析。分析结果表明:收敛构型与原构型的质量分数比为0.3的端头拓扑构型能够有效避免现有柔性护栏端头由于强度过高以致车体发生绊阻和乘员加速度过大以及翻车事故的发生,车体X、Y、Z轴的最大加速度分别为11.0、0.38、4.0g,均小于评定标准的20g,满足碰撞安全性标准要求,可为公路护栏提供足够约束力,保证公路护栏的正常防护能力。     

兼顾轻量化与吸能性的汽车前纵梁拼焊板设计与参数优化

为减轻车身质量,减少冲压模具数量和降低制造成本,采用拼焊板对某小车的主要吸能部件前纵梁进行了改进设计,并对各块差厚钢板的材料等级及厚度进行了正交试验优化.为保证整车正面碰撞中前纵梁的吸能性,将该梁在整车有限元模型中进行替换,并按照法规及C-NCAP要求进行了正面碰撞分析.结果表明:替换后其碰撞吸能量上升2%左右,B柱的一侧加速度峰值平均下降3%以上,但该零件的质量却降低了6%左右.