碳纤维复合材料防撞梁的设计与分析

对某款乘用车的碳纤维复合材料防撞梁进行了研究。对碳纤维铺层进行了设计,通过有限元建模、施加边界条件与载荷,对碳纤维复合材料防撞梁的应力、变形与应力失效因数进行了分析,并对不同碳纤维铺层铺设角度进行了对比。通过设计与分析,使碳纤维复合材料防撞梁在满足要求的前提下,相比铝合金防撞梁质量减轻31.4%。     

CFRP汽车防撞梁结构/材料一体化优化设计

针对复合材料汽车防撞梁结构布局和层合板铺层优化问题,提出以防撞梁强度最大为目标,宏观结构与层合板铺层角为变量的结构/材料双尺度优化设计方法。结构层面采用B样条对防撞梁轮廓曲线进行参数化表达,并改变防撞梁截面关键尺寸,构建几何模型;材料层面考虑铺层角对层合板性能带来的影响,采用0°、±45°、90°四种标准铺层角进行铺设。通过自适应遗传算法对结构与材料两个层面的设计变量进行初始化,实现了适用于复合材料汽车防撞梁的结构/材料一体化优化设计。结果表明:防撞梁结构的强度较优化之前升幅为81.41%,且最大等效应力下降至64.885MPa,小于CFRP材料的极限强度,优化结果达到预期效果。     

基于遗传算法的复合材料天线罩优化设计

研究复合材料天线罩结构优化,提出一种遗传算法与高精度通用有限元分析软件相结合优化方法。为了加快收敛进程,对遗传算法本身做出一定改进。通过对某型天线罩结构的优化计算,表明文中所提优化方法是可行有效的。     

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。     

基于遗传算法的汽车变速器优化设计

文中以某轻型货车变速器为研究对象,建立了以体积最小为目标的目标函数、设计变量和约束条件.基于遗传算法,运用MATLAB软件编写了优化设计软件,得出了优化结果.通过比较优化前后目标函数值,得到优化后明显好于优化前的结果.和传统的设计方法相比,这种方法提高了设计的精度和效率.     

铝合金保险杠防撞梁结构优化设计

本文简单介绍了钢质防撞梁性能研究策略,阐述了拓扑优化和Hyperstudy集成优化方式,针对设计出的铝合金保险杠防撞梁性能展开验证,结合本次研究,发表了一些自己的建议看法,希望可以对铝合金保险杠防撞梁结构优化设计起到一定的参考和帮助,提高铝合金保险杠防撞梁结构优化设计有效性,在保证防撞梁程度性能的同时减轻防撞梁的重量,更好的满足实际使用需要。     

汽车前后防撞梁弯曲实验研究

本文报道了对某型轿车前、后防撞梁进行弯曲强度实验的结果.对汽车前、后防撞梁各10个在日本岛津AG-10TA自动控制电子万能试验机上进行三点弯曲实验,跨距为400mm,实验速度为5mm/min,得出了最大载荷、弯矩、位移,弯曲应力.对载荷和位移数据取20个点以计算机进行曲线拟合,得出了载荷-位移曲线,得出了一些结论,对实验结果进行分析讨论.     

汽车前后防撞梁弯曲实验研究

本文报道了对某型轿车前、后防撞梁进行弯曲强度实验的结果.对汽车前、后防撞梁各10个在日本岛津AG-10TA自动控制电子万能试验机上进行三点弯曲实验,跨距为400mm,实验速度为5mm/min,得出了最大载荷、弯矩、位移,弯曲应力.对载荷和位移数据取20个点以计算机进行曲线拟合,得出了载荷-位移曲线,得出了一些结论,对实验结果进行分析讨论.     

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。     

基于小生境遗传算法的汽车悬架优化设计研究

在传统遗传算法的基础上进行改进,结合小生境算法和遗传算法的优势,提出了一种可用于机械优化设计的小生境遗传算法。将这种算法在实际的机械机构中进行验证。结果证明,经过改进的遗传算法对于汽车空气悬架的转向机构的优化设计具有较强的实用价值。     

基于自适应障碍物识别的汽车主动防撞系统

为了保障驾驶安全,设计了基于自适应障碍物识别和目标跟踪的汽车防撞系统。根据激光雷达工作原理,提出了自适应阈值的最近邻聚类算法用于障碍物识别;根据城市交通实际状况,提出了基于当前统计模型的自适应Kalman滤波跟踪方法;为了提高驾驶舒适度,提出了融入驾驶员习惯的预瞄安全距离模型;对车体进行改装后实验,结果表明的算法能够快速跟踪移动目标,并且具有很高的跟踪精度;在防碰撞试验中,设计的主动防撞系统能够在安全距离及时制动车辆,说明了防撞系统的安全可靠性。     

基于碳纤维复合材料的机器人臂杆优化设计

为了提高机器人的负载自重比,采用碳纤维复合材料替换铝合金材料,对机器人臂杆进行优化设计.通过准各向同性铺层方式测试碳纤维复合材料机器人臂杆的性能,并与铝合金材料机器人臂杆进行对比,确定碳纤维复合材料机器人臂杆的铺层厚度.使用邻域培植遗传算法对铺层角度进行优化,根据铺层设计的经验性原则筛选得到最优解.通过对比确认,优化设计后机器人臂杆的质量减小39.6％,轻量化效果明显.     

有轨电车碳纤维复合材料枕梁结构研究

为实现车体轻量化要求,对有轨电车车体铝合金枕梁和碳纤维复合材料枕梁结构形式及受力情况进行了分析,根据车体对该枕梁的指标要求,确定了其载荷及设计边界条件,通过仿真分析,验证了其强度、刚度。结果表明,在满足技术要求的前提下,采用碳纤维复合材料枕梁实现了大幅度减重的目标。     

汽车防撞梁焊接夹具的结构设计

以汽车防撞梁焊接总成为例进行焊接夹具的结构设计,提出具有自锁功能的四杆传动机构,有效地解决了焊接过程中连杆振动问题:提出了一种过定位变角度四杆夹持机构,该结构能够保证防撞梁总成焊接过程中定位准确,同时,明显提高焊接零部件自身焊接刚度,改善了防撞梁总成焊接形变问题.最后,针对所设计的焊接夹具结构采用运动仿真和有限元分析对其关键零部件及执行机构进行验证分析,以确保夹具结构的可靠性和稳定性,同时达到进一步优化焊接夹具结构的目的.     

复合材料层合板基于遗传算法的可靠性优化设计

采用遗传算法对复合材料层合板的可靠性优化问题进行了分析。本文研究的算例中 ,在层合结构总厚度一定的情况下 ,以复合材料层合板的系统可靠性指标最大为目标函数 ,对复合材料的纤维方向角或相对厚度进行了优化设计。可靠性分析中 ,采用一次二阶矩法 (FORM)和Tsai Wu准则分析层合板结构的失效概率。算例阐明了遗传算法应用于层合板结构可靠性优化设计的有效性。     

基于Optistruct碳纤维复合材料敞车下侧门的优化设计

敞车是铁路运输煤炭、道砟等散装物品的主型车辆。在长期经受日晒雨淋、外力撞击及运输物品的化学侵蚀下,敞车下侧门易出现严重破损和变形。针对该问题进行深入研究,以70 t级通用敞车下侧门为研究对象,采用HyperMesh软件对下侧门原结构进行静力学分析,校核其强度和刚度,并在此基础上对下侧车门结构和材料进行双重优化设计,用碳纤维复合材料代替传统钢材。这不仅提高了其力学性能,而且达到了减重的效果。校核优化后的下侧门力学性能,结果表明用碳纤维复合材料代替传统钢材,不仅提高了下侧门的力学性能,解决了腐蚀、破损及变形等既有问题,而且实现了车辆轻量化,达到了减重和降低能源消耗的绿色环保要求。     

泡沫铝填充结构车门防撞梁优化设计

为最大限度地提高汽车的安全性和环保性,首先对前期设计的泡沫铝填充结构车门防撞梁的吸能量、比吸能率进行理论分析并建立了相应的数学模型;然后应用MATLAB软件对其进行结构优化设计得出最优结构;最后将优化前后的泡沫铝填充结构车门防撞梁的各项指标进行对比分析。结果表明,优化后的泡沫铝填充结构车门防撞梁在提高汽车安全性及环保性方面有明显提高。     

基于遗传算法的汽车主动悬架控制器优化设计

针对LQR方法设计主动悬架控制器存在的不足,研究遗传算法与LQR方法结合优化汽车主动悬架控制器的设计。建立汽车半车模型的动力学方程,应用随机线性最优控制理论设计车辆主动悬架LQR控制器,并在Matlab/Simulink环境中实现该控制器的数值仿真,根据仿真结果运用遗传算法对控制器性能参数进行优化。对优化控制器的仿真结果进行时域和频域分析,结果表明:遗传算法与LQR方法相结合,能较快收敛到最优解;优化的主动悬架控制器可以较好地改善车辆舒适性。     

基于遗传算法的高速气缸自适应缓冲系统优化设计

研制了以压力反馈式缓冲阀为核心的自适应缓冲系统,运用遗传算法对缓冲阀参数进行了优化设计,自适应缓冲系统的仿真结果表明了优化方法的正确性,其优化效果非常显著。采用优化参数的自适应缓冲系统的实验结果表明,当高速气缸活塞基准速度在2.76~3.34m/s之间变化时,气缸活塞均以0.01~0.38m/s之间的速度到达行程终点,实现了对活塞速度变化的自适应缓冲。     

基于自适应遗传算法的层合板铺层优化设计

针对复合材料层合板结构设计中因铺层角度多变、难以确定最优铺层方案的问题,提出一种基于自适应遗传算法的铺层优化设计方案。该方案以层合板铺层角度为变量,以层合板最大形变量为优化目标,采用整数编码策略,运用MATLAB平台进行遗传算法设计。在寻优过程中调用ABAQUS对层合板进行有限元分析并将分析结果返回至MATLAB进行优化计算。通过对比经典遗传算法表明,该算法收敛快,更易达到优化设计的目的。