基于高强度钢选型及成本控制的车顶结构耐撞性优化设计

针对高强度钢在车身结构设计中的应用成本与效率问题,提出一种车顶结构耐撞性设计方法,并对某车型进行优化设计。首先进行全局灵敏度分析,筛选出影响车顶强度的主要承载部件;然后将高强度钢的选型作为离散设计变量,厚度作为连续设计变量,同时对材料成本和总质量进行约束,建立车顶结构耐撞性优化的数学模型;最后,采用移动最小二乘法构造近似模型,结合遗传算法对主要承载部件进行优化设计。结果表明：在部件总质量和材料成本的控制下,车顶承载能力提高18.53%。该方法为高强度钢在车顶结构耐撞性优化设计中的应用提供了一种选型参考。     

基于压缩感知的叶端定时欠采样多频叶片振动盲重构研究

旋转叶片是航空发动机的核心部件,长期工作在复杂的工况下承受交变应力,容易产生振动而导致疲劳失效,因此在线监测叶片振动对发动机运行安全具有十分重要的工程意义。针对传统的接触式应变法无法同时测量所有叶片振动且布线复杂存在安全隐患的问题,采用叶端定时(Blade tip-timing, BTT)非接触方法对叶片振动进行实时在线监测。但是BTT测量信号受叶顶传感器安装限制属于典型的欠采样信号,而叶片由于气动激励及微小裂纹的非线性导致其叶端出现多频振动响应,因此利用欠采样的BTT信号获取未知多频叶片振动是目前遇到的巨大挑战。提出采用压缩感知方法解决BTT欠采样多频叶片振动盲重构。首先分析叶片在气动激励下的多频响应;然后建立BTT测量的压缩感知模型,并采用多重信号分类(Multiple signal classification,MUSIC)算法进行求解;最后通过数值仿真,并结合旋转叶片BTT测振实验台验证了压缩感知理论解决BTT欠采样多频叶片振动盲重构难题,实现旋转叶片振动BTT非接触在线测量。     

基于信赖域近似模型管理的多目标优化方法及其应用

针对复杂工程多目标优化中求解精度受近似模型精度影响大的问题,提出了一种基于信赖域近似模型管理的多目标优化方法。该方法在每一个优化迭代步中首先采用拉丁超立方实验设计方法获得样本点,并基于这些样本点建立各目标和约束的二阶响应面模型,接着用所建立的响应面模型代替真实模型进行多目标优化,优化算法采用微型多目标遗传算法,然后通过信赖域模型管理方法来管理近似模型。该方法大大降低了近似模型对求解精度的影响。该方法在车身薄壁构件的耐撞性优化中的应用验证了其解决复杂工程多目标优化问题的能力。     

考虑顶压与侧碰安全性的轿车车身B柱结构优化设计

综合考虑车顶强度和侧面碰撞的安全性能,对某型轿车的B柱结构进行了优化设计。采用高强度钢结构和拼焊板技术将B柱内外板分成上下两部分进行焊接。将4块拼焊板的高强度钢选型和厚度作为离散设计变量,同时对材料成本、车顶最大承载作用力、B柱侵入速度和侵入量进行约束,建立了B柱结构优化的数 学模型。采用移动最小二乘法构造近似模型,结合遗传算法对B柱拼焊板结构进行了优化设计。结果表明：在材料成本基本不变的情况下,B柱结构总质量减小了13.8%,B柱侵入速度、侵入量分别减小了5.6%和3.8%,车顶承载能力提高18.53%,有效地提高了车顶强度和侧面碰撞的安全性能。     

布料机布料臂架有限元建模与仿真研究

以国内首次研制成功的40 m大跨距布料机臂架结构为研究对象,采用参数化建模APDL方法和多单元连接技术,基于ANSYS软件平台实现复杂布料臂架系统的精确建模和拟实加载.根据各构件的结构特征、连接形式与承载特性,将布料臂架抽象成由杆、梁、板、壳、质量、弹簧及阻尼等力学要素,不同的力素对应不同的分析单元类型,不同的单元经连接后共同构成复杂空间刚架模型.参照相关设计规范和使用工况,结合多体动力学系统模拟结论,布料机最危险工况组合为:布料机前倾某角度放置、臂架呈全伸展状态、臂架位于某仰角、高位按最大受风面积承风(6级)、考虑附加动载荷等.计算考虑的主要负载有:臂架自重、皮带与托滚重、物料重、溜管及物料堆积重、风载、附加动载荷等.研究得出施加在布料臂架上的各载荷对其综合力学性能的影响情况和满负载下各臂节的变形量的分布规律,仿真表明臂架空载和满载时的最大挠度差约为0.103 m,满足大跨距布料臂架安全施工要求;输送物料重量和溜管料斗及物料堆积引起的附加重量对臂架的最大挠度和极限应力影响较缓,但对整机的抗倾覆性影响较大.     

无参考传感器叶端定时叶片同步振动参数辨识方法研究

叶端定时(Blade tip timing, BTT)是一项具有应用前景的非接触式叶片振动在线监测技术,已有的BTT测量系统需要配备参考传感器来测量转速和提供时间基准。但航空发动机结构复杂及安装空间等限制,造成参考传感器安装困难,导致现有的BTT测量方法无法正常使用。针对无参考传感器叶片同步振动BTT测量及参数辨识方法展开研究,基于改进双参数法,在利用三个BTT传感器进行测量的条件下,对叶片振动位移差进行分析处理即可完成叶片同步振动幅值和倍频(Engine order,Ne)的辨识。结合数值仿真分析及试验研究的手段,将该方法与双参数法进行对比分析。结果表明,该方法能够准确辨识出叶片的振动参数,验证了其可行性和有效性,为无参考传感器BTT测量的工程应用提供了技术手段。