客车骨架有限元计算模型的改进

一些实例表明,客车骨架节点的结构对节点处应力分布是有影响的,但是传统的梁单元有限元模型中不能体现出节点部分的应力特征.为此,文中提出一种新的客车结构有限元计算模型,利用该模型,在一次计算中能提供节点设计所需要的节点细部应力分布特征,同时也提供梁截面设计所需要的截面内力.此外,还讨论了如何应用新模型对客车骨架节点部位结构进行合理设计的问题.     

汽车车架有限元分析模型的改进与应用

为改进传统车架结构有限元分析中梁模型的缺陷,本文提出一个用梁单元和用壳单元离散的节点单元的新型模型。在一次计算中能得到节点细部应力分布特征和梁截面设计所需要的截面内力。计算结果证明新有限元模型理论上的正确性和对工程的实际意义。     

汽车车架有限元分析模型的改进

为改进传统车架结构有限元分析中梁模型的缺陷,提出了一种用梁单元和用壳单元离散的节点单元新模型.在一次计算中能得到节点细部应力分布特征和梁截面设计所需要的截面内力.计算结果证明了新有限元模型理论上的正确性和对工程的实际意义.     

变截面格构式结构轴压临界力的高效分析方法

变截面格构式结构为工程实际中常见的复杂杆系结构,为高效、准确地分析其轴压稳定性问题,利用三次样条函数建立变截面格构式梁单元的位移场,基于有限元插值理论推导变截面梁单元的切线刚度矩阵.通过静力凝聚法消除单元节点的曲率自由度,获得一种全新的两节点变截面格构式梁单元.基于该新型变截面格构式梁单元,采用有限单元法研究悬臂变截面格构式结构和中间等截面两端变截面的组合格构式结构在典型约束下的失稳临界力,并将计算结果与Timoshenko精确解进行对比.结果 表明,推导的变截面格构式梁单元是正确的和有效的,该新型梁单元可高效的应用于变截面格构式结构轴压临界力分析.     

轿车白车身概念设计阶段梁截面优化设计

轿车白车身刚度对整车的噪声、耐久性和安全性等都至关重要。在以梁壳单元建立的白车身线框模型基础上,推导薄壁梁截面特性参数的计算方法,引入比例向量为截面形状变化参数和设计变量,通过对白车身刚度进行灵敏度分析,以质量为优化目标,弯曲和扭转刚度为约束,得出车身的优化方案,并进一步推导得出目标梁的截面形状优化结果。优化结果表明,该方法能够在概念设计阶段为设计者提供有效的设计参考,缩短设计周期、提高设计质量。     

薄壁梁结构的电动汽车车身刚度正向设计方法

汽车车身骨架结构由薄壁梁构成,因此将薄壁梁理论运用到车身正向开发设计中。改进文献中的车身刚度设计方法,推导了包括双力矩和翘曲函数等在内的薄壁结构的14个状态向量与15个截面属性之间的力学关系;建立了包含主断面属性的车身梁单元刚度分析模型和以车身接头为耦合点的整车刚度链力学模型。通过对比相同模型的有限元分析结果以及文献中的刚度链计算结果,验证了提出的薄壁结构车身刚度计算方法的合理性。最后,以车身弯曲和扭转刚度为约束条件,以车身质量为目标函数,运用遗传算法进行求解,得到了比对应文献更好的车身轻量化设计效果。     

考虑翘曲影响的Bernoulli-Euler薄壁梁的弯扭耦合振动

通过直接求解均匀薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动偏微分方程，推导其自由振动时的精确动态传递矩阵。采用考虑翘曲影响的Bernoulli-Euler梁理论，且假定薄壁梁单元的横截面是单对称的。动态传递矩阵可以用于计算薄壁梁集合体的精确固有频率和模态形状。针对两个薄壁梁算例，采用自动Muller法和结合频率扫描法的二分法求解频率特征方程，并讨论翘曲刚度对弯扭耦合：Bernoulli-Euler薄壁梁固有频率的影响。数值结果验证了本文方法的精确性和有效性，并指出翘曲刚度可以显著改变薄壁开口截面梁的固有频率。     

基于新型梁单元模型的薄壁弯梁耐撞性优化

以矩形截面Z型薄壁弯梁为例,引入新型梁单元参数化模型建模方法,通过对薄壁梁进行碰撞分析提取了塑性铰的弯曲刚度特性曲线,将参数化后的弯曲刚度特性曲线赋予梁单元简化模型,实现了梁单元模型对壳单元模型的等效替代。在此基础上,应用均匀拉丁方试验设计方法,选取一定数量的参数样本点,建立了设计变量与弯曲刚度曲线参数之间的响应面近似模型,并采用连续二次规划的优化算法对梁单元模型进行了耐撞性优化。结果表明,采用新型梁单元简化模型代替详细的壳单元模型进行优化分析是可行的。     

车体垂弯振型节点位置对其弹性振动的影响

根据车体的结构属性和质量分布将其考虑为多段变截面欧拉梁,建立包含车体一阶垂弯模态的车辆垂向动力学模型,研究车体一阶垂弯振型的节点位置对高速列车振动舒适度的影响,提出改善车体弹性振动的措施。基于变截面欧拉梁模型分析车体各截面的质量和抗弯刚度分布对模态振型的影响,发现不同截面之间的抗弯刚度和质量分布对整体模态振型影响显著,提高车体中部结构的抗弯刚度并减小其质量,可以增大节点间距和提高模态频率,而传统均直等截面梁模型则不能准确描述振型的幅值和节点位置。采用频域分析方法计算车辆在轨道随机激励下的振动响应,将车体垂弯振型节点调整到转向架二系上方附近时,车体的弹性振动水平显著降低,在车速为300km/h时车辆舒适度指标可降低50%。     

基于绝对节点坐标法的柔性梁结构动态特性参数灵敏度分析

大尺寸柔性梁结构的刚度与材料力学特性和截面尺寸直接相关。考虑柔性梁结构的大变形特征,研究的材料参数和截面特性对其运动学和动力学的灵敏度特性具有重要的意义。基于绝对节点坐标法,对定截面梁单元进行建模,利用非线性介质力学方法推导其刚度矩阵,建立柔性梁结构动力学方程。基于直接微分法分析单摆梁末端对材料弹性模量和梁单元截面特性的灵敏度,利用灵敏度曲线,对梁结构的可靠性进行计算。结果表明,随着材料弹性模量的逐渐增大,单摆梁末端最低值对其灵敏度逐渐减小并趋向于0;单摆梁对截面高度的灵敏度比截面宽度更大,随着截面宽度和高度的增大,单摆梁末端最低值对其灵敏度逐渐减小并趋向于0。通过响应面及灵敏度曲线获得特定阈值下梁结构的参数值并分析其可靠性。