基于仿真分析的电动汽车车架强度分析及优化

为保证电动汽车车架性能满足要求,开展了基于仿真分析的车架强度分析与优化设计。首先,利用Nastran软件建立某型电动汽车前副车架的有限元模型,依据惯性释放理论,分别计算其在典型、极限工况下的静强度;其次,利用ADAM S软件建立前副车架多体动力学模型,基于nCode Design-life平台和M iner线性累积损伤准则,分析前副车架钣金与焊缝区域的累积疲劳损伤;最后,依据分析结果提出将摆臂安装支架厚度改为2.5 mm,同时增加转向器左右安装点处焊缝区域收尾的优化设计方案,并进行仿真对比分析。结果表明：优化后的前副车架结构性能满足要求,焊缝区域的疲劳损伤值在规定范围内,可为汽车类似结构的性能分析和优化提供参考。     

基于多权值优化代理模型的撒砂装置稳健可靠性设计

为合理衡量不确定性因素对撒砂装置最大应力的影响,提升其稳健可靠性水平,文中提出了基于多权值优化代理模型的稳健可靠性设计方法。首先,构建撒砂装置有限元模型并计算其最大应力响应;其次,提取不确定性因素并编制参数化分析文件,进而依据试验设计结果,初步构建不确定性因素与最大应力的代理模型,采用遗传算法对代理模型中传递及加权系数进行优化,提升代理模型对最大应力响应预测结果的合理性;最后,基于稳健可靠性设计思想,建立撒砂装置稳健可靠性优化设计模型,并通过对比分析验证所提方法的有效性。结果表明：多权值优化代理模型最大应力决定系数提升至0.991 8;经稳健可靠性设计得到的撒砂装置最大应力波动标准差减小至1.46 MPa,可为其他工程结构稳健可靠性的设计提供一定参考。     

地铁车辆轮缘润滑装置吊架断裂机理和试验研究

针对地铁车辆服役过程中出现的轮缘润滑装置吊架断裂问题,采用材料和动应力试验与有限元仿真相结合的方法开展断裂机理研究,提出了一种新型结构设计方案。通过对吊架断口微/宏观的全面分析与表征,从材料角度确定疲劳断裂的机理成因;结合动应力试验和累计损伤理论,计算吊架断口关键位置的疲劳损伤值,从线路试验角度确定吊架断裂的结构成因;建立吊架的有限元模型,基于EN13749标准对其进行静强度和疲劳强度仿真,从理论角度判别结构设计的合理性,并与材料和线路试验分析结果进行对比分析;最后,提出吊架结构的改进方案,并进行仿真和动应力测试验证。结果表明：吊架断裂成因为低应力高周疲劳,疲劳源位于加强筋角焊缝内部,且加强筋角焊缝的累计损伤值和材料利用率均大于1;吊架断裂的主要原因为,结构不合理导致加强筋角焊缝承受较为频繁的交变载荷且焊缝存在未熔合缺陷;通过改变吊架结构和材质,提高了焊接质量,达到了轮缘润滑装置在线运行的标准要求。     

地铁转向架排障器的结构改进及疲劳性能评估

针对某线路地铁列车在服役过程出现的转向架排障器断裂和边缘裂纹萌生现象,分析其故障原因,提出一种有限元分析与动应力试验相结合的疲劳性能评估方法,以验证改进排障器结构设计的合理性.首先,对出现断裂或边缘裂纹的排障器结构从设计及结构、制造和原材料方面进行综合分析,提出相应的结构改进方案.其次,依据EN13749标准对新型排障...     

仿生扑翼微型飞行器动态避障策略

针对仿生扑翼微型飞行器飞行过程中的动态避障问题,提出了一种全局静态路径规划与局部动态路径规划相结合的避障路径规划策略。首先,综合考虑仿生扑翼微型飞行器的性能及其飞行环境,定义了路径规划的约束条件和代价函数,构建了全局静态避障的综合代价模型;其次,在此基础上考虑了动态障碍对其飞行性能的影响,提出基于时间窗口的碰撞约束,建立了融合局部动态避障规划的综合代价模型;最后,提出了改进蚁群算法,对综合全局静态路径规划与局部动态路径规划的避障路径规划进行优化求解。结果表明：本文综合动态避障路径规划策略可以有效地解决仿生扑翼微型飞行器在先验地图下的动态避障问题,一定程度上改进了动态障碍物下的避障路径寻优的不足;本文改进蚁群算法提升了动态路径寻优效率,保证了仿生扑翼微型飞行器避障控制的实时性要求。     

基于线路试验的转向架构架疲劳可靠性分析

为提升转向架构架疲劳可靠性分析的准确性,预防等效应力和疲劳强度随时间变化导致的疲劳失效,提出一种基于等效时变动态应力-强度干涉模型的疲劳可靠性分析方法。对预评估转向架构架进行线路试验跟踪测试,采用双参数雨流计数法对实测随机应力-时间历程进行处理,建立用于疲劳可靠性分析的应力谱,并根据Miner法则和疲劳损伤等效原则获得对称循环等效应力。结合连续时间模型和伊藤引理,构建等效应力和疲劳强度的一维布朗运动方程,并以疲劳强度大于等效应力为可靠性判据,提出转向架构架的等效时变动态应力-强度干涉模型,分析构架服役寿命与疲劳可靠度的关系。以某型号转向架构架横梁与吊座连接处为对象,基于实测线路试验数据,验证方法的有效性。结果表明：转向架构架服役1200万公里的疲劳可靠度为74.46%,较传统方法偏于安全。由于考虑了等效应力和疲劳强度的时变性与动态性,使得分析结果更加准确,可为焊接结构的疲劳可靠性评估与结构优化提供参考。     

某型太阳翼伸展机构疲劳可靠性分析

针对太阳翼伸展机构在服役过程中的疲劳失效问题,提出了一种基于有限元仿真的疲劳可靠性分析方法。首先,建立太阳翼伸展机构的有限元模型,并对其进行疲劳强度分析;其次,基于Miner线性累计损伤理论,对伸展机构进行疲劳损伤分析;再次,结合Do E试验设计,建立以剪切载荷、轴压载荷和弯矩为随机变量,疲劳损伤值为响应的代理模型;最后,借助蒙特卡罗方法计算太阳翼伸展机构的疲劳可靠度。结果表明：在考虑载荷不确定性时,太阳翼伸展机构的疲劳可靠度为0.996 9;与确定性分析相比,所提方法能够有效量化因不确定性因素导致的疲劳失效,可为其它工程结构的疲劳性能度量提供参考。     

基于响应面法的刚性太阳翼可靠性分析

为保证刚性太阳翼的服役安全性,探明其运动过程中可靠度的变化规律,提出了基于响应面法的可靠性分析流程。首先,对刚性太阳翼的结构组成和工作原理进行剖析,明确了可靠性分析的评价指标;其次,对刚性太阳翼的结构进行仿真分析,并建立了以根部铰链阻力距、板间铰链阻力距、钢丝绳刚度以及时间为输入,帆板展开角度差为输出的响应面模型;最后,推导了刚性太阳翼帆板角度差阈值区间范围,并基于极限状态方程进行了可靠性分析。结果表明：所提方法能够有效地量化刚性太阳翼帆板角度差随时间的波动规律以及运动过程中可靠度随时间的变化规律,可为其进一步优化提供理论参考。     

考虑参数不确定性的转向架构架结构强度分析

考虑工程实际中设计参数的不确定性,基于D-最优试验设计和可靠性理论对转向架构架进行结构强度分析。根据UIC 510-3-1994标准对构架进行结构强度分析,确定受力较大部位的设计参数。运用APDL语言建立构架的参数化模型,并对设计参数进行D-最优试验设计,进而计算构架的结构强度。利用最小二乘法对试验数据进行拟合,建立多项式响应面函数,并对其进行方差分析,检验响应面的精度。基于高精度响应面函数,采用Monte-Carlo拉丁超立方抽样方法对构架进行结构强度的可靠性分析。研究结果表明：设计参数的变化对结构强度的影响较大,且各设计参数的交互作用较小。转向架构架的结构可靠度为0.984 3,表明了不确定参数对构架结构强度和安全性的影响程度。基于D-最优试验设计的响应面法工作效率高,可为其他复杂结构的不确定性分析提供参考。     

B型地铁转向架构架疲劳强度分析及试验研究

基于有限元分析与动应力试验结合的研究方式，提出一种以利用率为判据的疲劳强度评估方法。首先，依据EN13749及UIC615-4标准对转向架构架进行疲劳强度分析，计算构架结构材料利用率；其次，根据材料利用率确定动应力试验布点方案，进而对构架进行动应力试验，将试验所得的应力-时间历程转化为等效应力幅，并计算等效应力利用率；最后，基于两种利用率和Miner疲劳累计损伤法则评估转向架构架疲劳性能。研究结果表明：材料利用率可为动应力试验布点方案提供良好的理论参考，等效应力利用率可佐证有限元分析的正确性，综合两种利用率能够更精确的评估转向架构架疲劳强度。