板料冲压胀形过程有限元模拟与弯曲效应

采用厚曲壳大变形有限元方法，研究具有重要工业应用意义的方盒形件冲压胀形过程中的力学行为，并与实验结果进行比较，进而考察板材在冲压成形过程中弯曲效应的影响以及正确选择单元模式的必要性。     

湿热环境对Sikaflex-265铝合金粘接接头失效强度的影响

为了研究湿热环境对车辆上粘接结构机械性能的影响,本文选取4个温度点和5个湿度点进行组合,对单搭接接头进行了试验测试。通过对试验数据进行统计分析,获得了接头平均失效强度随温度和湿度的变化规律。利用响应面分析判断湿热环境对接头失效强度影响的显著性,并获得了环境因素对试验结果影响的合理数学模型。研究结果表明:接头平均失效强度在一定湿度水平下随温度增加呈指数衰减,在一定温度水平下随着湿度增加呈二次多项式衰减,且温度对接头平均失效强度的影响更加显著。     

基于构件内力优化的车身结构轻量化设计

针对细长杆件的轴向承载能力要远大于其他非轴向的承载能力的特性,提出了基于构件内力优化的车身结构轻量化设计理念。从构件受力合理的角度来实现客车车身骨架轻量化,即通过对整车结构的力流分析,得到车身结构整体及主要构件受力特性,找出整车骨架中的高应力及低应力区域。进一步对高应力或低应力杆件的内力成分和应力成分进行分析。在保证强度的基础上,从结构受力合理的角度出发,挖掘整车轻量化的潜力。最后结合某款全承载式客车进行了相应的轻量化设计,在降低结构最高应力的前提下实现减重220kg。     

条纹周期动态可调的通用型干涉仪

提出一种新型结构的通用型干涉仪,用于实现不同结构、不同形状的光学透镜、光学晶体等元件的快速目视观察与精确测量。该干涉仪利用可相对旋转的双光楔对条纹周期进行动态调制完成实时检测。以两块雅敏干涉平板为主体结构,在双光路中各自放入一对楔角完全相同的光楔对,建立条纹周期和条纹倾斜方向与光楔对相对旋转角度之间的关系,并采用光学晶体畴反转实时检测验证干涉仪的测量性能。试验结果表明,干涉仪的相位检测精度约为0.2 rad(λ/30),条纹周期(一对黑白条纹)为0.105~5.993 mm/pair,光路中光楔对的相对转角可在0~179°调节。干涉仪具有完全对称的光路结构,由于较高的稳定性和抗干扰能力,可针对不同类型光学元件的结构特点进行条纹周期的实时调制,并可达到较高的检测精度。     

汽车覆盖件成形模面快速等距算法

通过对网格法等距的研究,指出基于有限元网格的等距所要满足的三个基本条件：网格连续、单元法线一致和等距的合理性。提出一种高效快速的法线一致性算法：种子单元法;推导了在单元局部坐标系下判断等距合理性的计算方法,并且保证了等距前后单元所在平面之间的距离尽可能地接近所要等距的距离。工业复杂成形件的模拟结果验证了该算法的有效性。     

湿热环境对车用粘接剂拉伸强度的影响

为研究湿热环境对车用Sikaflex-265粘接剂拉伸性能的影响,本文通过铝合金对接接头的准静态拉伸试验,得到Sikaflex-265粘接剂在20种湿热组合环境下的拉伸失效强度。利用Matlab软件,分别以二次多项式函数和指数函数对试验数据进行拟合,发现二次多项式函数能更精确反映出Sikaflex-265粘接剂拉伸失效强度随温度和湿度的变化规律。最后,利用Matlab软件进行回归分析,建立了Sikaflex-265粘接剂在任意湿热条件下拉伸失效强度的预测模型,与试验结果对比,模型的预测结果具有较好的精度。     

油底壳一次拉延的计算机仿真与实验验证

采用独立研制的板材冲压成形ＣＡＥ软件系统ＫＭＡＳ,对第一汽车集团公司小红旗轿车４８８发动机油底壳的深拉延成形的过程进行了计算机模拟仿真并与实验结果进行了比较,表明,了ＫＭＡＳ软件的可靠性;通过对拉延模具结构与成形笥的分析,将原来的二次拉延工艺改为一次拉延获得成功,为企业解决了关键性的技术难题。     

基于拟全量理论的多步正向成形模拟方法

在全量理论的基础上,引入增量思想,构建了多步正成形算法。其基本原理是在一步正成形的基础上,适当增加了若干个中间步,依次计算各中间步之间的应变改变量,并以分量形式累加到当前步的总应变,基于全量理论进行Newton-Raphson迭代计算,并将计算结果以应变分量的形式累加到下个中间步计算中,计算对应的弹塑性本构矩阵,从而在计算过程中体现加载历史的影响,提高了最终的模拟结果精度。设计了方盒件多行程实验方案,采用电腐蚀方法在初始坯料上刻上圆形网格,进行了10 mm、20 mm、30 mm、40 mm、50 mm五个不同行程的方盒件成形实验。利用光学方法测量网格变形量并推算出网格应变量,使用超声测厚仪测量板料不同行程的厚度变化量。通过几种不同算法在计算精度和计算效率上的对比,证明了多步正成形算法的有效性。     

服役温度对铝合金-碳纤维增强树脂复合材料粘接接头准静态失效的影响

为了研究服役温度对铝合金-碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料粘接接头准静态失效的影响，本文加工了铝合金-CFRP复合材料粘接接头。考虑车辆实际运行工况下的服役温度，选取低温(?40℃)、常温(20℃)和高温(80℃)三种环境温度，结合设计的Arcan夹具对铝合金-CFRP复合材料粘接接头分别进行1 mm/min和100 mm/min的准静态试验，得到不同温度下铝合金-CFRP复合材料对接接头(BJs)、45°嵌接接头(45°SJs)和剪切接头(TSJs)的准静态失效强度，并结合失效断面对接头失效形式进行分析，建立了失效准则方程和三维响应曲面。结果表明:不同加载速率下的铝合金-CFRP复合材料粘接接头失效强度在高温环境下均呈明显的下降趋势，在低温环境下均呈一定程度的上升趋势。高温下的失效模式为胶层的内聚失效，低温下的失效模式中纤维撕裂的比例上升。相对于1 mm/min加载速率下的准静态失效强度，各温度和应力状态下的铝合金-CFRP复合材料粘接接头在100 mm/min加载速率下的准静态失效强度明显提高。      

基于子模型法的动车侧窗粘接强度快速评价方法

根据动车结构的特点,基于有限元子模型法的基本原理,提出一种动车侧窗粘接强度的快速评价方法。车体结构采用尺寸相对较大单元建立整体有限元模型,侧窗结构采用尺寸较小单元建立有限元子模型,基于三角形面积插值法提取侧窗子模型的位移边界条件,对侧窗子模型进行强度分析获得胶粘剂的应力;通过单搭接接头和对接接头的轴向拉伸试验测试,建立二次应力准则作为失效准则,对侧窗胶粘剂的粘接强度进行快速评价,整个过程通过编写FORTRAN程序自动完成;最后将快速评价方法和传统的整体细化评价方法进行对比。结果表明,快速评价方法获得的胶粘剂安全系数略低于传统评价方法,但是计算时间是传统评价方法的约1/17,这说明快速评价方法在保证可靠性的前提下,大幅度提高计算效率,为动车侧窗粘接结构的优化设计奠定了基础。