用于众泰2008汽车的螺纹剪切式碰撞吸能装置的设计计算

笔者结合前期研究成果,初步确定了吸能装置的结构型式与尺寸参数,应用VPG软件建立了吸收装置的计算分析模型,运用LS-DYNA软件获得了计算结果.通过分析和改进后,吸能装置具有了良好的碰撞力学特性,在碰撞过程中,能够确保汽车的减加速度平均值小于40 g,加速度峰值约为42 g,波动值小于10 g,实际吸能长度小于设计吸能...     

汽车碰撞时吸能螺纹剪切分析的网格优化

对螺纹剪切式吸能装置在汽车碰撞过程中的研究主要采用有限元法,为确定吸能螺纹合适的网格尺寸,以VPG(virtual proving ground)和LS-DYNA3D(livemore software-dyna)为平台,采用二分法逐渐细化网格尺寸,对单圈螺纹的剪切过程进行仿真分析。获得满足收敛性条件的合适的网格尺寸,即截面网格尺寸为0.2 mm×0.2 mm,螺纹螺旋方向的每段轴向增量亦为0.2 mm。结果显示,当剪切过程分析的网格尺寸取上述尺寸时,得到的加速度总趋势及各能量的变化与理论相符,剪切力与理论计算值的偏差很小,表明该网格尺寸能用于汽车碰撞时的仿真分析,对其他同类仿真计算的网格划分也有参考价值。     

面向众泰2008汽车的螺纹剪切式吸能装置的设计制造

为了探讨螺纹剪切式吸能装置的实车匹配性,进而验证其在实车碰撞过程中的吸能可行性,针对众泰2008这款车型的结构特点,修正已有螺纹剪切式吸能装置结构参数,设计制造出与之匹配的螺纹剪切式吸能装置,并实现其在实车上的安装与应用.这样既验证了螺纹剪切式吸能装置的实车匹配性,也为进一步的实车碰撞试验奠定基础.     

汽车碰撞吸能装置的螺旋传动稳健优化研究

为避免一般汽车实际碰撞的不稳健现象,通过建立稳健优化设计的数学模型,运用Matlab优化工具箱对汽车碰撞吸能装置(CST)螺旋传动问题进行稳健优化设计求解,并给出了相应的算法程序,避免了常规求解过程中繁杂的工程算法语言编程.研究表明,该稳健优化设计方法省时高效、方便可行,结果稳健可靠,产品性能得到了提高.     

汽车吸能盒的结构优化设计

汽车吸能盒的优化设计是汽车领域内的重要研究内容之一,由于传统优化设计方法存在诸多缺陷,难以完成对吸能盒结构的多目标优化设计。以某车型防撞梁和吸能盒为模型,通过ANSYS完成了该模型的碰撞数值仿真计算。基于计算结果构建了以吸能盒结构参数为变量,以碰撞中能量吸收量、最大加速、防撞梁侵入量和吸能盒质量为目标量的代理模型。应用非支配排序遗传算法,对吸能盒的结构参数进行了多目标优化计算,为吸能盒结构的优化设计提供了合理的理论依据。     

基于同步技术的新一代双CST装置的控制技术

文中以新一代螺纹剪切吸能装置(以下简称CST)为研究对象,CST的控制系统系统以车速传感器为依据,判别车速所在的安全状态,通过行程开关来控制螺纹运动行程,应用程序的设计方法,通过传感器技术、直流电机的调速技术及单片机控制技术,对CST的控制系统采用双闭环的控制方式,使得两套独立的CST装置在运行过程中协调一致,解决了双CST系统的同步问题,实现了螺纹剪切装置的工作平稳性和可靠性.     

轨道车辆分级压溃式结构吸能装置设计研究

轨道车辆的被动安全技术作为保障列车安全运行的最终屏障越来越受到人们的重视。该文针对车辆吸能装置结构复杂、生产成本高等问题,提出一种两级压溃式结构吸能单元梁设计方案。该方案通过有限元分析与碰撞试验相结合的方式开展不同吸能单元梁壁厚对吸能性能的影响研究,并基于仿真计算结果对吸能部件进行动态冲击试验。结果表明,该吸能装置平均吸能量十分接近,能有效实现充分吸能过程中的可控有序的塑性变形,且结构屈服后平均力值未超过车体静态纵向承载值。该方案在满足车辆设计要求的同时降低结构复杂程度,在产品降本增效方面具有明显的应用优势。     

货车后部吸能装置的设计及全宽碰撞仿真

根据载货汽车后部不具有阻挡和缓冲吸能等缺点,现设计一种车载式可拆装货车后下部防钻撞保护装置。该装置具有机械剪切型的吸能方式,主要用于高速公路上货车被迫停驶时,防止后部车辆(尤其是轿车)发生追尾钻撞事故。利用PRO/E和ANSYS/LS-DYNA软件对其进行了实体建模和仿真。仿真结果表明:该吸能装置可以分解一次性碰撞的巨大能量,逐渐减小碰撞力并吸收其能量,避免轿车追尾钻入货车下部。并在此基础上,针对全宽碰撞仿真计算结果及薄壁构件吸能特性,提出了一些改进措施。     

可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的试验与仿真研究

介绍了可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的工作原理。针对某量产车型的前部结构设计制造了该碰撞缓冲吸能装置的样件,完成了样车的结构和控制系统的改装。建立了吸能装置的有限元模型,研究了其在正面碰撞时的响应特性。同时,采用台车碰撞试验的方法,研究了该装置在伸出及缩回状态下的高低速碰撞性能。仿真和试验研究结果表明,该碰撞缓冲吸能装置在伸出状态下能有效增加车辆的碰撞缓冲吸能空间,从而改善碰撞吸能过程,更好地保护车内乘员。在缩回状态下,该装置不会对原车型造成不利影响。     

基于FEM的铝制吸能盒结构优化设计

相比铁制吸能盒,铝制吸能盒在保证各项指标的同时减轻了重量。基于有限元的思想,借助计算机进行CAE分析,成功设计出一款吸能性能较好的铝制吸能盒。运用CAE平台技术,相比传统的人工计算更加快捷,模拟效果更直观。CAE技术不仅提高了设计的准确性,还降低了试验的成本。设计过程中以吸能盒模型的横截面形状为变量,用UG软件建立吸能盒的初始模型。通过对9种不同横截面形状的单腔吸能盒进行虚拟试验,数据结果表明以六边形搭配圆形的横截面的吸能效果最佳。     

某款全铝车身前端碰撞吸能结构分析及优化设计

在某款全铝车身的前端吸能结构碰撞试验中,出现吸能盒压缩不充分、前纵梁后端折弯、纵梁整体上翘、纵梁根部焊缝撕裂等纵梁失稳情况。通过对原有车身数据进行结构优化、CAE仿真分析,并进行碰撞试验对标后,设计出一种新型前端碰撞吸能结构,可以最大限度防止纵梁失稳、保证焊接均匀,以实现导向性轴向压缩的渐进式压溃型吸能方式,从而极大提高吸能效率、增加前端吸能结构吸收碰撞能量值、保证乘员安全性。     

平头汽车碰撞吸能器的结构设计与试验

为平头汽车设计的碰撞吸能装置由正面弧形缓冲板、纵向吸能器等部件组成，对核心部件纵向吸能器的两种结构设计方案进行了实物碰撞试验。通过分析碰撞试验取得的影像及加速度曲线等数据，掌握了纵向吸能器的有关技术参数。试验表明：由于特殊的结构设计，在发生碰撞时，内部填充阻尼材料的吸能器能够有效吸收碰撞能量、延长碰撞冲击时间。     

汽车前纵梁碰撞吸能特性的优化设计

为了使汽车前纵梁在碰撞过程中能够吸收更多的能量,针对前纵梁的不同断面形状、板厚、焊点间距和焊点直径等设计参数,建立了前纵梁碰撞的有限元分析模型,并利用有限元软件LS-DYNA和响应曲面优化算法,进行了碰撞模拟仿真和优化设计。结果表明,优化后的前纵梁的碰撞吸能特性得到了显著的提高。     

螺纹剪切式碰撞吸能系统快速推进装置研究

为解决螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统CST(Cutting the Screw Thread)的快速推进问题,基于电磁发射理论,创新设计出一种CST快速推进装置,利用有限元方法确定了CST快速推进装置工作过程中的磁场分布及电磁力大小,分析发现,由于螺纹杆的存在,CST快速推进装置的磁力线分布不均匀,线圈内部的磁力线都集中于螺纹杆之中,螺纹杆的前端以及靠近线圈左端的螺纹杆表面磁力线比较密集,且大部分磁力线通过螺纹杆的螺纹,表明CST快速推进装置工作过程中的大部分电磁力集中在这两处的螺纹上。可见,本文创新设计的CST快速推进装置能够取得预期的快速推进效果。     

TRB波纹管结构参数对碰撞吸能的影响

通过实体单元建立TRB波纹管碰撞吸能有限元模型,研究TRB波纹管的薄区厚度、过渡区厚度差、波纹管壁半径和过渡区长度对吸能、比吸能和初始峰值力的影响,通过正交试验设计得到试验方案,数值模拟结果发现,增加薄区厚度和过渡区厚度差能够提高波纹管吸能和比吸能,增加过渡区长度能够降低初始峰值力.     

基于正面碰撞的商用车吸能结构改进

对于商用车整车正面碰撞安全性,国标主要考察两个部分:整车结构耐撞性与对应乘员保护,分别影响车身结构设计与约束系统开发,两方面需相互协作方可保证整车符合法规要求。建立了汽车正面碰撞有限元模型,并对其进行验证。在建立的模型的基础上,使用HyperMesh和LS-DYNA软件进行联合正面碰撞仿真分析,综合评价了整车碰撞性能。针对正碰过程中出现的整车加速度偏高的问题,选取汽车前部的保险杠系统和前纵梁部件为分析对象,进行了相应的结构改进。结果表明:改进后的结构在保证了驾驶舱完整性的同时大大改善了整车加速度曲线,为后期约束系统的开发奠定了良好基础。     

诱导槽参数对泡沫铝填充吸能盒的碰撞吸能特性的影响

运用LS-DYNA对侧壁开有诱导槽的泡沫铝填充的吸能盒进行碰撞冲击过程的有限元分析,研究诱导槽参数对吸能盒吸能特性的影响。将结果导入到LS-Prepost中进行后处理,考虑吸能量、碰撞力峰值、平均碰撞力、比吸能、压缩力效率综合性能,得出在吸能盒侧壁上部50%位置均匀开两个半径为2.5 mm的半圆形诱导槽时,在碰撞冲击过程中呈现较为理想的对称叠缩式变形,保证吸能量的同时降低了碰撞力峰值,且有更高的比吸能和压缩力效率。通过立卧两用式液压冲击试验台对吸能盒实体进行碰撞冲击试验,验证了有限元模拟碰撞冲击过程的可行性。     

轨道车辆切削式吸能装置吸能特性研究

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针对利用金属薄壁结构轴向切削过程吸收能量的吸能装置,采用多元线性回归分析的方法,建立了吸能装置切削吸能过程的界面力稳定值、能量预测模型。采用方差分析的方法对该模型的回归方程和系数进行了显著性检验。研究了刀具前角、切屑圆心角、切削深度和切削速度对切削式吸能过程的影响程度。研究结果表明,预测模型的回归方程是显著的,刀具前角和切屑圆心角对界面力稳定值的影响显著,切削深度和切削速度对界面力稳定值的影响不显著;刀具前角、切屑圆心角和切削深度对吸能的影响显著,切削速度对吸能的影响不显著。     

自由外翻式组合吸能装置的设计及优化

为研究三节直翻卷圆管轴向压缩下的吸能特性,采用非线性有限元软件LS-DYNA进行了仿真分析,发现当上圆管、下圆管壁厚越接近且上圆管厚度略大于下圆管时,载荷-位移曲线统一于一条平稳的水平线,圧缩力效率乘积可达0.838 7,比吸能可达15.342 8  J/g,冲程效率高达76%,接近理论值。针对三节直翻卷圆管冲程效率高、载荷十分平稳但比吸能欠缺的特点,在其内部填充波纹管和多胞管以提高总吸能及比吸能。结果表明：填充后形成的组合吸能装置延续了冲程效率高、载荷平稳的特性,相比单一直翻卷管,总吸能提高了105.75%,比吸能提高了26.28%。利用径向基函数代理模型及遗传算法对组合吸能装置的比吸能进行寻优,优化结果显示,最大比吸能在多胞管、波纹管壁厚分别取上限值、下限值时达到,且相比单一直翻卷管,其值提高了30.86%。     

基于序列响应面法的汽车结构耐撞性多目标粒子群优化设计

汽车结构的耐撞性及碰撞吸能优化是一个涉及到多变量、多约束和多目标的优化过程.为克服常规响应面法在整个设计空间进行逼近导致精度低和传统的单目标优化设计只能针对其中的一个目标进行优化的缺陷.提出采用逐次逼近方法,通过移动、缩放等方式在设计空间中不断更新兴趣域,在不同的兴趣域中将试验设计、能代表实际碰撞过程精度较高的近似模型和多目标粒子群优化算法相结合,获得一组最小化各目标函数的非劣解.利用最小距离选解法快速有效地从非劣解集中挑选出一组耐撞性效果最好的解并以此解作为下一迭代步兴趣域的中心,直到收敛至最优解,最终优化解的各个目标函数值均得到提高.数字算例表明,该方法具有较高的精度和较强的工程实用性.