核筒悬挂结构碰撞问题的分析

针对核筒悬挂结构悬吊楼层与芯筒之间的碰撞问题,提出了计算模型并推导了相应的计算公式.对文[8]的悬挂结构振动台模型试验中的碰撞问题进行了计算机数值模拟计算,通过试验结果与计算结果的比较分析表明,该计算模型基本可以反映实验情况,所提出的理论公式可以用于此类结构碰撞问题的分析.     

钢箱计算失效应变的冲击试验

为研究船桥碰撞有限元分析中钢板的网格尺寸与钢材计算失效应变之间的关系,进行了3个钢箱模型的落锤冲击试验。采用LS-DYNA软件对试验模型进行了有限元建模和碰撞计算,并与试验结果进行了对比。定义了一个相关系数来反映试验结果与计算结果之间的相关性,并据此定义了与网格尺寸相关的计算失效应变合理取值区间。研究结果表明：为得到合理精度的计算结果,钢板的计算失效应变的取值应随钢板网格尺寸变化,使用大的网格尺寸时应采用小的失效应变,使用小的网格尺寸时应采用大的失效应变;将计算失效应变合理取值区间与自适应网格剖分技术结合,可以在保证计算精度的同时,提高计算效率。     

金属材料FV520B冲蚀模型的建立与验证

为了用数学的方式描述金属材料的冲蚀率随靶材属性、颗粒属性、环境因素的变化规律,从颗粒冲击靶材的碰撞过程入手,通过求解颗粒运动方程和碰撞的能量方程,建立了基于微切削和变形磨损的塑性材料冲蚀模型。借助金属材料FV520B的正交冲蚀试验结果,利用回归分析法获得FV520B冲蚀率计算模型,并通过方差分析和单因素冲蚀试验对计算模型进行了验证。方差分析结果表明,该冲蚀率计算模型非常显著,由模型获得的冲蚀率计算值与单因素试验结果吻合程度较高,说明该模型在预测金属材料FV520B不同环境下的冲蚀磨损时具有较好的适应性和可靠性,研究结果对叶轮材料FV520B冲蚀磨损寿命的评估具有指导意义。     

一种空间柔性机械臂接触动力学仿真的模型降阶方法

研究了空间机械臂接触/碰撞动力学仿真模型降阶问题。以刚体近似模型方法建立了空间机械臂的接触动力学模型,并通过线性化将其转化为状态方程形式,根据赫兹接触理论建立了接触/碰撞力的模型,在此基础上根据控制理论中主导极点的概念研究了基于系统主导特征值的接触动力学模型降阶方法。以一个3自由度平面机器人的接触碰撞问题为例进行了计算机仿真试验,结果表明,接触/碰撞动力学仿真模型降阶方法能够在高度逼近原系统的前提下显著提高空间机器人接触碰撞动力学仿真的计算速度。     

汽车碰撞散落物广义运动理论模型

为建立符合交通事故再现实际应用误差小的汽车碰撞散落物模型,根据现代接触动力学理论建立了散落物与地面接触碰撞后发生弹跳、滑动和边滚边滑运动的判别条件,结合散落物的材料性能,建立了汽车碰撞散落物广义运动理论模型。利用汽车碰撞模拟试验装置对模型的有效性进行了验证。结果表明,汽车碰撞散落物广义运动行为理论模型计算值与试验值的相对误差小于7%。该模型弥补了以往模型的不足,应用更为具体化和精确,拓展了汽车碰撞散落物在交通事故再现中的应用。     

液滴与壁面碰撞模型研究

液滴在运动过程中与壁面发生碰撞后会发生破碎、反弹、附着等现象,这取决于液滴的尺寸、入射速度和角度,以及壁面的粗糙度、温度等因素.为了研究这个问题,在考虑以上因素的基础上,建立了液滴与壁面碰撞模型,并结合欧拉-拉格朗日两相流模型,分别对单液滴、水滴与壁面碰撞的情况进行了数值模拟.计算所得的结果与预期相同,并且与试验结果也吻合得较好,从而证明了所使用的液滴与壁面碰撞模型的正确性和合理性.     

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。     

隔震桥梁横桥向挡块设计研究

首先简要介绍了某隔震桥梁的隔震设计情况,分析了横桥向抗震挡块的设计思想和方法;然后选择一座两跨连续隔震桥梁建立了计算模型,并考虑梁体与挡块的非线性碰撞效应,利用多条地震波进行了桥梁基本烈度下的横桥向非线性时程分析.计算结果表明通过合理设置缓冲装置,本文所提设计方法可以保证挡块在基本烈度地震条件下处于完好状态.研究认为,挡块的碰撞刚度对桥梁的横向地震性能影响较大,但其取值缺乏必要的试验研究作为参考,有必要对桥梁挡块的力学性能进行碰撞试验研究,为碰撞刚度和屈服强度等参数的确定提供依据.     

基于低速碰撞试验的吸能支架拓扑优化设计

介绍了拓扑优化方法的基础理论知识,提出吸能支架的等效模型及理论计算方法。借助Optistruct软件,对保险杠吸能支架进行拓扑优化,设计出合理的吸能支架截面形状,解决了吸能支架在碰撞力作用下向外弯曲偏移的问题。通过低速碰撞试验证明了结构设计的合理性。     

汽车碰撞过程中乘员运动仿真及保护

从刚体力学的角度,建立了一个汽车人－－椅力学模型,引用凯恩方法导出了模型的数学计算通用公式。编制了一套模拟汽车碰撞过程中乘员运动响应的仿真软件。计算汽车正碰撞过程中人体的运动姿态,加速度,速度和位移响应,以及安全带的受力等特性。与试验结果比较,证明了软件的可行性和实用性。     

基于BP神经网络的气囊点火算法模型

通过建立完整的车体-乘员-约束系统仿真分析模型,将BP神经网络模块嵌入到仿真分析流程中,在产品开发阶段实现了气囊点火算法的验证。本算法模型在对网络进行训练的基础上,以不同碰撞速度的正面刚性墙碰撞分析模型为研究对象,建立了车体加速度与乘员位移之间的数学模型,实现了随机输入车体加速度曲线即可获取乘员位移曲线,计算结果与仿真分析结果吻合,为进一步研究气囊点火优化算法奠定了基础。     

约束系统特性对乘员碰撞响应影响的仿真研究

　Aim　To study the influence of restraint system performance upon the occupant's response during impact, and provide a scientific base for occupant restraint system design. Methods In the light of basic theory of multibody system dynamics and impact dynamics on the basis of classical theory of impact, R-W method is adopted to construct the vehicle-occupant system model consisting of fourteen rigid bodies, thirty seven DOFs and slip joints for the simulation. A software named SVC3D(3-dimensional simulation of vehicle crash) is developed in the FORTRAN language. Results The results of simulation have a good coincidence with those of tests and the restraint system with low elongation webbing and equipped with pretensioner provides better restraint effect for the occupant. Conclusion The model of vehicle-occupant multibody system and SVC3D are suitable for use. Occupant should be belted with low elongation webbing to a certain degree and occupant restraint system should be equipped with pretensioner.     

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.     

基于TESW的正面碰撞建模理论与验证

为了研究碰撞安全设计中乘员胸部减速度峰值大小与乘员约束系统、初始碰撞速度、车体结构和乘员响应之间的关系,以线性弹簧刚度k模拟乘员约束系统,并建立正面碰撞模型.在保持最大动态变形量C和反弹时间t相等的特征下,采取简化的尖顶等效方形波TESW（tipped equivalent square wave）拟合实际碰撞中的车体减速度,计算质心时间等参数确定波型TESW的关键点.详细推导了基于尖顶等效方形波TESW的胸车动力方程并进行求解,比较了基于TESW的胸部减速度与实际胸部减速度,进一步加深了基于TESW的正面碰撞理论.结果表明：基于正面碰撞的TESW建模理论是正确的,且可以指导实际车体乘员约束系统的初步设计.     

试论建筑物人员疏散的量化研究

阐述了建筑物人员疏散的重要性 ,从人员疏散的基本物理量出发 ,总结了人员逃生疏散速度与人员密度的关系以及国内外关于建筑物人员疏散时间的常用计算方法 .同时对近年来兴起计算机模拟方法、模拟模型构造、个体人员素质、行为特征等进行了较为详细的综述和展望 .     

汽车前碰撞中安全带约束效率

通过引入安全带的当量刚度、当量冗余度及当量滑移系数,建立了安全带力学模型。在此基础上,以Ｐａｒｔ５７２Ｄ型标准假人为例,研究了不同安全带形式、刚度、冗余度对人体保护作用的影响。     

基于人行为影响的住区建筑多主体集成能耗模型

在城市建筑节能研究中,政府常常依赖城市能源与碳排放模型工具制定并评估节能策略。而当前的城市建筑能耗模型受限于开发技术等因素,尚存在诸多不足,例如,考虑人行为对建筑能耗的影响,建立行为、日常活动及与环境相关的综合能耗模型。关于此类模型合理的数学形式、参数选择的方法以及不同行为的模拟方式等问题还尚待进一步研究。采用多主体（Multi-Agent）建模技术,设计集成建筑能耗模型,以住区中的居民作为模型中活动的主体,模拟使用者行为习惯、活动对建筑能耗的影响;采用ISO 13790标准模拟建筑的供热和降温需求,并在集成环境中设计统一的描述框架,以相对独立的环境模拟、行为模拟模块形式进行交互,实现热环境模拟和基于主体活动的设备能耗模拟的有机结合。研究表明,住区居民的用能行为是影响城市建筑能耗密度变化的重要因素,实现对住区主体行为特征的引导是实现城市建筑节能目标的有效途径。     

安全带和安全气囊对乘员胸部的影响

针对安全带及安全气囊在碰撞过程中会给乘员胸部带来巨大压力的问题,用中国新车评价规程C-NCAP对某车型进行正面碰撞仿真试验,仿真模型通过控制气囊和安全带的作用时间来改善乘员的胸部压缩量.对比模拟结果与试验结果表明,安全带限力值和气囊的点火时间是影响胸部压缩量的主要影响参数.在调整安全带限力值的同时,需要调节气囊点火时间来保证气囊刚度,使其对乘员胸部压缩量的影响平均化、分散化,从而降低乘员胸部的压缩量,以给乘员更好的保护.     

Application of Reproducing Kernel Particle Method in an Analysis of Elasto-plastic Deformation Under Taylor Impact

The Reproducing Kernel Particle Method （RKPM） is one of several new meshless numerical methods developed internationally in recent years. The ideal elasto-plastic constitutive model of material under a Taylor impact is characterized by the Jaumann stress- and strain-rates. An updated Lagrangian format is used for the calculation in a numerical analysis. With the RKPM, this paper deals with the calculation model for the Taylor impact and deduces the control equation for the impact process. A program was developed to simulate numerically the Taylor impact of projectiles composed of several kinds of material. The simulation result is in good accordance with both the test results and the Taylor analysis outcome. Since the meshless method is not limited by meshes, it is believed to be widely applicable to such complicated processes as the Taylor impact, including large deformation and strain and to the study of the dynamic qualities of materials.     

钢筋混凝土地铁上盖平台车辆火灾模拟试验

为探求钢筋混凝土上盖平台在车辆火灾下的温度演化以及结构的火灾响应,完成了上盖平台的汽车火灾模拟试验.采用缩尺寸试验研究了结构模型室内空间和围护结构的温度分布和变化情况,在此基础上结合分层壳模型对上盖平台楼板进行了有限元耐火模拟.结果表明:在火灾后结构整体保持完整,能满足抗火的需求;所建立的钢筋混凝土楼板热力耦合有限元模...