基于低速正碰的吸能盒式防撞梁吸能特性研究

基于防撞梁系统的研究与发展现状,对某商用车型的防撞梁系统进行了概念设计,建立了有效的正面100%刚性壁障低速碰撞仿真模型。通过正交试验法,系统地研究了横梁截面、吸能盒截面、吸能盒内板厚度和吸能盒外板厚度对防撞梁系统吸能特性的影响,并利用极差法和综合平衡法选出了最大峰值碰撞力小、吸能盒压缩量小的吸能特性最优组合。最后探讨了溃缩槽间距对吸能盒式防撞梁吸能特性的影响。分析结果指出,最终组合方案满足碰撞力要求,并且吸能盒式防撞梁具有较好的吸能能力。     

汽车前防撞系统的结构设计与优化

为解决汽车低速正面碰撞时,防撞梁变形过大超过极限空间,吸能盒吸能不足等问题。重建汽车前防撞系统原始结构,利用混合元胞自动机对其实施碰撞拓扑优化,获得了最佳的材料分布,将防撞梁设计成截面为"目"字形的铝型材,并带有侧翼加强的吸能盒新结构。对新结构方案进行三维模型重建,并将其参数化,搭建了基于ISIGHT优化平台,对设计变量自动寻优求解。研究结果表明:新结构设计方法可以得到合理的前防撞系统形状和尺寸,提高汽车低速碰撞的耐撞性指标。     

磁流变阻尼器动力学模型参数识别

针对磁流变阻尼器动力学模型中的未知参数,采用阻尼最小二乘法进行参数识别。推导了剪切阀式磁流变阻尼器的数学模型并进行动力特性仿真,通过仿真结果分析,提出磁流变阻尼器非线性Bingham参数模型,利用阻尼最小二乘法识别出非线性Bingham模型的参数,得到磁流变阻尼器动力模型。通过动力模型仿真验证,结果表明非线性模型可以准确的描述磁流变阻尼器的动力特性,说明阻尼最小二乘法能有效的识别非线性参数模型,为磁流变阻尼器在汽车碰撞缓冲吸能应用方面奠定了基础。     

基于UM的磁流变阻尼器模糊控制

运用模糊控制方法设计了基于车体加速度和车体加速度变化率的模糊控制器,利用磁流变阻尼器模型将车体产生的电流转换为阻尼力。运用MATLAB/Fuzzy Toolbox+UM软件建立了磁流变阻尼半主动悬架仿真系统,通过数值仿真分析比较了列车在相同输入条件下基于磁流变阻尼器模糊控制与被动悬挂控制的时间响应特性。仿真结果表明:采用基于磁流变阻尼器的模糊控制方法,阻尼器实际阻尼力能有效跟踪控制系统的期望阻尼力,从而提高动车的平稳性、安全性。相对于被动悬挂,基于磁流变阻尼器的模糊控制系统能够有效减小车体振动,脱轨系数平均改善率为32.04%,轮重减载率平均改善率为46.45%;车体中部的横向振动加速度最大值改善率最高;横向Sperling指数在车体前端改善率较高,为11.05%。     

泡沫铝填充结构汽车车门防撞梁侧碰安全性仿真研究

采用Hyperworks和LS/DYNA有限元软件,研究了泡沫铝填充结构对汽车车门防撞梁的侧碰安全性。根据现有空管防撞梁结构设计了填充结构车门防撞梁,分别对泡沫铝填充结构的车门防撞梁和空管防撞梁的侧碰行为进行数值模拟,分析两种防撞梁的变形云图和侵入速度-时间曲线。研究结果表明,与空管防撞梁对比,泡沫铝填充结构防撞梁变形量小,具有更好的碰撞吸能性,在提高汽车安全性方面有良好的应用前景。     

汽车前防撞梁的耐撞性与轻量化优化设计

为改善汽车的耐撞性、提升汽车的轻量化程度,从结构改进的角度对汽车前防撞梁进行优化设计。建立汽车前防撞梁正面100%碰撞模型,以前防撞梁横梁和吸能盒厚度为设计变量,以碰撞力峰值作为约束条件,构建以前防撞梁总成吸能量最大化、质量最小化的多目标优化模型。采用哈默斯利法进行试验设计,通过拟合得到近似模型。近似模型与仿真值误差不高于5%。采用全局响应面法对多目标问题进行优化,得到Pareto最优解集。结果表明,优化后前防撞梁吸能量提高了15.8%,质量降低了6%,碰撞力峰值降低了20.3%,比吸能提高了23.1%。优化设计显著改善了汽车的耐撞性并提升了汽车的轻量化程度。     

基于正面碰撞前防撞梁的DOE轻量化设计

通过Hyper Mesh建立了汽车前防撞梁及吸能盒正面碰撞模型,以防撞梁及吸能盒的截面形状、截面尺寸、材料、厚度与吸能盒诱导槽位置作为设计变量,以加速度峰值、最大吸能和最大压溃量作为约束,以质量最小作为目标,通过Isight进行DOE实验设计和优化。结果表明,优化后前防撞梁与吸能盒总质量降低了39.2%,轻量化效果显著,碰撞性能明显提升。铝合金比强度、比刚度高,耐腐蚀性好,密度是钢的1/3,是汽车轻量化的重要材料,优化结果表明,调整壁厚和截面形状的铝合金防撞梁总成结构的吸能性能最好,比原钢质件提高约6.6%,同时减重49.38%。     

防撞梁在汽车碰撞中的性能要求及评估方法研究

为了高效评估防撞梁系统变化对整车碰撞性能的影响,基于整车正向开发流程,创新定义了防撞梁系统在整车碰撞中的性能要求,创建了防撞梁系统变化对汽车整车碰撞性能影响的等效评估方法。即从材料参数、材料高速拉伸性能、CAE分析、子系统试验4个方面进行评估和对比,可有效判断防撞梁系统的差异性及对整车碰撞性能的影响。通过研究某平台汽车铝前防撞梁原材料供应商切换对整车碰撞性能的评估案例,验证了等效评估方法的有效性,避免了整车碰撞验证,提升效率,降低费用。     

旋转式磁流变阻尼器优化设计与力学性能试验

基于磁流变液的Bingham模型,提出一种应用有限元法对旋转式磁流变阻尼器进行优化设计的方法,通过对阻尼器的结构参数进行优化设计,可以充分发挥材料磁性能,从而获得阻尼器的最优电气参数。研制磁流变阻尼器及其力学性能测试系统,对阻尼器的力学性能进行试验研究,得到了阻尼器的力矩—转速、屈服力矩—电流等力学特性。考虑温度对磁流变阻尼器性能的影响,得到不同温度、不同转速下阻尼器的屈服力矩特性,对磁流变液剪切变稀现象及温度对磁流变阻尼器性能的影响进行分析。     

桥墩柔性防撞装置设计及数值分析

针对国内外对于车—桥碰撞的研究较少,而且大多属于对桥墩防撞的研究,对车和乘员保护的研究更少的问题,在我国自主研发的船—桥碰撞柔性吸能防撞装置的基础上,对公路高架桥墩柔性防撞装置进行了设计研究。采用有限元仿真的方法(基于Pro-E建模、Hyper-Mesh前处理、LS-DYNA仿真计算)模拟了小车以速度为80 km/h,碰撞角度为90°正面高速碰撞城市高架桥墩以及模拟了小车以速度为60 km/h,碰撞角度为20°碰撞带有防撞装置的城市高架桥墩。提出了从车辆行驶轨迹、车辆B柱加速度、系统能量以及碰撞表面的撞击力4个方面来系统研究防撞装置在碰撞中的吸能、缓冲及导向作用,并设计了一种新型桥墩柔性防撞装置。仿真结果表明:设置防撞装置后,高速正面碰撞时撞击力由1 700 k N减小到1 000 k N,满足《公路桥涵设计通用规范》的要求,验证了该装置对桥墩和乘员的保护能力。低速偏置碰撞时防撞装置能引导车辆以一定车速回到原车道,验证了该装置对车的保护作用。     

基于磁流变阻尼器的起落架摆振半主动控制

根据能量法建立了磁流变阻尼器等效线性阻尼系数与电压和振幅的函数表达式;建立了起落架摆振半主动控制的数学模型,采用最大能量耗散的控制策略实现了基于磁流变阻尼器的减摆;讨论了不同稳定距下,飞机滑跑时发生摆振的临界速度随垂直载荷的变化。仿真结果表明,在飞机滑跑速度范围内,磁流变阻尼器减摆性能明显优于油液式减摆器的减摆性能,能够完全抑制摆振,并且对某些系统参数的变化具有鲁棒性。     

一种磁流变阻尼器控制系统的试验方法

在分析磁流变阻尼器阻尼力计算模型的基础上,对电控特性方程进行了分析讨论,通过研究控制系统的激励源、数据采集系统、电流控制器等主要模块,设计了一种基于MTS810材料试验机的磁流变阻尼器控制系统的试验方法,试验结果符合理论计算模型。该方法对于磁流变阻尼器的半主动控制、力学性能测试及结构改进研究十分有效。     

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。     

基于磁流变的动力吸振器特性分析

设计了一种基于磁流变液的智能动力吸振器,它利用磁流变液作为吸振器的弹性和阻尼元件,通过改变外加磁场,控制磁流变液的剪切模量来改变吸振器的固有频率,增大吸振器的吸振频带。并对吸振器的结构参数进行了研究,便于控制系统选择参数,智能调节吸振器。     

纤维增强复合材料汽车前防撞梁的设计与分析

为减轻车身重量,以某新能源车型前防撞梁为研究对象,分别采用单向碳纤维增强树脂基复合(Continuous Fiber Reinforced Polymeric, CFRP)材料和机织碳-玻混杂纤维增强树脂基复合(Carbon-Glass Fiber Reinforced Polymeric, C-GFRP)材料代替原铝合金(6082-T6)材料。基于三点静压工况,确定“凹”字形结构为新设计复合材料前防撞梁的截面形状。基于熵权TOPSIS法对C-GFRP复合材料前防撞梁进行多目标优化,结合正面低速碰撞仿真对比,确定了2种复合材料前防撞梁的最优铺层厚度和铺层角度,通过碰撞比吸能、最大侵入量和碰撞支反力峰值等性能参数对比,分析了2种复合材料前防撞梁各自的优势。     

非匀强磁场应用于旋转式磁流变阻尼器的研究

针对旋转式磁流变阻尼器的结构特征分析了阻尼力矩的构成模型,并利用楔形工作面设计,在磁流变工作盘间产生均匀变化的非匀强磁场;进一步研究了楔形工作面设计的磁阻变化计算模型及其产生的非匀强磁场对阻尼器工作效率的影响.实验表明,旋转式阻尼器采用楔形工作面设计时,在相同电流作用下所输出力矩可比平行板设计有明显增大,同时不可通过电流控制的零场力矩稍有增大,对于节能降耗、减小励磁线圈发热等问题提供了一个可行措施.     

6系铝合金防撞梁焊接残余应力影响的耐撞性研究

为研究焊接残余应力对铝合金防撞梁耐撞特性的影响,用Abaqus数值仿真,分析4种焊接顺序下的防撞梁焊接残余应力场,并通过6系铝合金的Johnson-Cook本构与损伤模型建立防撞梁碰撞有限元模型,分析残余应力对其耐撞特性的影响。结果表明：在不同焊接方案下,沿焊缝方向的路径上焊缝端部的纵向残余应力因焊缝端部加热的情况不同而差异明显;采用退焊顺序能有效控制焊接残余应力。考虑焊接残余应力时,碰撞力峰值偏高,且吸能盒在压溃过程中材料开裂失效更严重。     

三工作面旋转式磁流变阻尼器磁路设计与性能分析

设计了一种新型结构的旋转式磁流变阻尼器。设计了新的磁流变阻尼器磁路结构,使得转子的两个端面和圆柱面均作为工作面,在不增大转子体积的情况下,有效增加了转子的工作面积。基于磁流变液与磁芯材料特性,对阻尼器进行了磁路设计,获得了阻尼器的相关机械参数与电气参数。针对阻尼器结构特点,应用有限元法,建立了磁流变阻尼器的有限元模型,并对其进行了电磁场分析,得到了阻尼器模型的电磁场物理量。结合有限元分析结果与磁流变液的本构关系,获得了磁流变阻尼器的屈服力矩—电流力学特性。     

剪切型磁流变脂阻尼器转子系统的动力特性

为了解决磁流变流体沉淀给磁流变流体装置动力特性带来的影响,提出一类流变特性也可以随外加磁场发生显著变化的磁流变脂,基于剪切工作原理设计用于旋转机械转子系统的剪切型磁流变脂阻尼器及单盘悬臂转子系统,通过试验详细地研究剪切型磁流变脂阻尼器对转子系统动力特性的可控性、剪切型磁流变脂阻尼器抑制转子系统振动的有效性,以及剪切型磁流变脂阻尼器对转子系统的振动进行主动控制的适用性,并考察了剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性在长时间内的重复性。结果表明,利用一个低压电磁线圈产生的磁场就可以控制剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性,在合适的磁场条件下剪切型磁流变脂阻尼器能够极大地抑制转子系统的振动,剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性在较长的时间内具有良好的重复性,剪切型磁流变脂阻尼器适合作为转子系统振动的主动控制元件。     

基于混合模式磁流变阻尼的有限元分析及实验

磁流变阻尼器是利用磁流变效应产生可控阻尼力的一种智能机械装置,通过调节磁流变液的屈服应力来控制阻尼器的机械性能。文中设计了一种基于剪切模式与挤压模式相结合的磁流变阻尼器。并通过有限元分析模拟了磁流变阻尼器电磁线圈产生的磁场。用3种不同条件下静态载荷分别对阻尼器进行实验,这3种载荷分别是剪切模式、挤压模式、剪切模式和挤压模式相结合。该实验结果表明,基于混合工作模式下的磁流变阻尼器电磁学性能通常情况下高于单一模式的磁流变阻尼器。