安徽省智能新能源汽车高质量发展现状及对策研究

智能新能源汽车产业融合了新能源、新材料、新一代信息技术、先进制造等领域前沿技术,成为引领全球制造业向高端化、智能化、绿色化转型发展的主导产业。随着智能化、网联化不断推进,汽车的功能和角色正在发生变化,逐渐从交通运载工具演变为大型智能移动终端和数据空间,成为建设智能交通、智慧城市的关键要素。发展智能新能源汽车能够推动多个产业协同发展,培育壮大新质生产力,是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。面对全球汽车产业智能化与电动化的发展趋势,安徽省智能新能源汽车产业的高质量发展成了地方产业结构转型升级的关键。

精密铸铝件一体化设计及在车身轻量化中的应用

铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计;其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本、研制周期,较原钢制件大幅度降低;最后对加装一体化精密铸铝件的白车身进行刚度与模态的有限元仿真分析及台架试验。结果表明,一体化设计后,前副车架及仪表板横梁分别轻量36.6%、30.8%,同时白车身性能均满足设计要求。

基于组合近似模型的可靠性优化方法在行人柔性腿型碰撞中应用研究

当行人与车辆发生碰撞时,车身最前端的部件将直接与行人下肢腿部发生接触,其设计是满足行人下肢保护要求的关键。然而针对传统要求的基于刚性腿型行人保护车辆前结构设计方法,在应对柔性腿型行人保护要求已呈现明显的局限性。为了提高保险杠结构的柔性腿型保护功能,结合试验设计技术、组合近似建模技术、多目标优化算法和可靠性分析方法,以行人腿部的伤害值最低为优化目标,对车辆前端结构参数进行可靠性优化设计并对优化结果进行试验验证。研究结果表明:优化后的车辆前端结构与原设计相比,行人柔性腿型保护功能得到明显提高,为车辆前端结构的设计与开发提供有效的参考。

基于Euro-NCAP评价规程行人柔性腿型碰撞试验

为了减少行人小腿碰撞伤害,参考2014年版的欧盟新车评价规程(Euro-NCAP),对某车型进行柔性腿型(Flex-PLI)碰撞试验;评估了行人小腿碰撞得分,以此来分析影响胫骨伤害及膝部伤害的关键因素。结果表明:车辆前端与胫骨接触位置结构刚度对胫骨弯矩值影响较大;膝部韧带伸长量与膝关节上部及下部相对运动有关。因此设计时,应避免因车辆前端结构刚度过强导致胫骨弯矩超标准;应通过调整膝关节上部及下部侵入量来改善膝部韧带伸长量。这些结论,可为改进车辆前端设计提供参考。

修正的Mohr-Coulomb破坏准则在斜侵彻过程中的应用

以杆弹斜侵彻钢纤维混凝土靶的数值模拟为目标,将HJC模型嵌入了自主开发的动态有限元HVP3D程序中,提出了考虑拉伸破坏、应变率、压力和剪力影响的修正的Mohr-Coulomb破坏准则,模拟靶板的可能破坏情况,并和最大拉应力累积破坏准则的结果进行了比较,发现修正的Mohr-Coulomb破坏准则较好地反映靶板的破坏情况.同时将修正的Mohr-Coulomb破坏准则应用到带攻角的斜侵彻数值模拟中并与实验结果进行了对比.

超短钢纤维混凝土抗侵彻性能的实验研究

开展了半球头杆弹侵彻纤维体积含量分别为0、3%和6%的钢纤维增强混凝土靶板的实验研究.测得了侵彻弹的初始速度和剩余速度,观测和分析了靶板的破坏形态.实验结果表明,随着钢纤维体积含量的增加,杆弹的速度消耗加大,靶板的吸能增加,靶板的破坏程度减弱;超短钢纤维能明显增强混凝土材料的抗侵彻性能,随纤维含量的提高增强效果更佳.

基于行人小腿保护的保险杠结构稳健性优化设计

为了增强保险杠结构的小腿保护功能,提出了将试验设计技术、径向基函数近似建模技术、全局优化算法和基于蒙特卡罗模拟技术的6σ质量设计相结合的稳健性优化设计方法,并应用该方法进行了保险杠结构的优化设计。优化结果表明,该方法大大提高了车辆的行人保护功能。由于在优化过程中考虑了设计变量的不确定影响,该方法比确定性的优化方法更具有可靠稳健性。因此,从一定程度上讲,该方法是一种求解复杂工程问题的稳健性优化设计方法,深入应用该方法能大幅提高产品的设计质量。

无轴承旋翼气弹动力学多目标减振优化

提出了无轴承旋翼柔性梁及扭管处的等效匹配处理方法,建立了无轴承旋翼的优化设计模型,采用混合法的灵敏度分析技术、Kriging的代理模型及改进遗传模拟退火算法的优化策略对某型无轴承旋翼进行了减振的气弹动力学多目标优化。结果表明:其桨毂谐波振动载荷与优化前相比,径向力、横向力、垂直力分别降低了24.2%、19.5%、15.8%;滚转力矩、俯仰力矩、偏航力矩分别降低了21.4%、20.8%、20.9%;3/转变距拉杆拉力、4/转变距拉杆拉力、5/转变距拉杆拉力分别降低了11.6%、18.4%、8.1%。表明本文方法减振效果明显。

薄壁结构抗弯性能多目标优化设计方法研究

薄壁吸能结构的抗弯性能评估是多方面的,并且各个质量特性之间可能会发生相互冲突。因此,薄壁结构弯曲吸能特性的优化设计非常困难。为了解决上述问题,文章提出了一种结合试验设计技术、径向基函数近似建模技术、序列采样策略和多目标粒子群算法的序列近似多目标优化设计方法,进行了薄壁结构的弯曲吸能特性优化设计。优化结果表明,该方法提高了薄壁结构的弯曲吸能特性,比传统的优化方法具有更高的优化设计效率;并且在相同的求解效率下,序列采样策略比常规采样策略具有更高的精度,能大幅提高产品的设计质量。

基于6σ鲁棒性分析的薄壁结构弯曲吸能特性优化设计

结合试验设计、Kriging近似建模技术、Monte Carlo模拟技术,对多种截面薄壁结构进行了确定性优化,并构造了基于6σ鲁棒性分析的优化方法。研究结果表明:实现了对薄壁结构的抗弯吸能特性的优化,并提高了产品质量的可靠性。

多胞铝合金薄壁管耐撞性分析与区间优化设计

铝合金多胞薄壁管轴向压缩在能量吸收方面比普通方形管具有更优的力学性能,在汽车、航空、军事装备以及其他产业应用前景非常广泛。为研究挤压型材6061-T6铝合金材料各向异性特征,在板材上分别沿挤压方向0°、45°、90°取样进行单轴拉伸力学特性试验,获取相应的应力-应变曲线和各向异性特征参数,基于各向异性硬化行为的屈服准则建立材料本构模型。设计口字、日字、目字等构型截面并对管件进行准静态压溃试验,通过对比分析变形-压溃力曲线表明目字型多胞铝合金薄壁结构具有更加优越的耐撞性能。为进一步获得目字型薄壁管最优设计参数,考虑泊松比、弹性模量等材料参数波动对结构耐撞性能产生不确定性影响,建立多胞铝合金薄壁管耐撞性区间不确定性优化模型,采用区间可能度方法将其转化为确定性问题,结合人工神经网络(artificial neural networks,ANNs)模型与交错投影寻踪遗传算法(intergeneration projection genetic algorithm,IP-GA)方法对该问题进行双层嵌套优化,分析不同可能度水平对不确定性优化结果的影响,为不同可靠性优化设计的选择提供指导性意见。

压电陶瓷功能材料在汽车发动机电控喷射系统中的应用

汽车发动机电子控制系统（Engine Electronic Control System）是指通过电子控制手段对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进行优化控制，使发动机工作在最佳工况，达到提高性能、安全、节能、降低废气排放的电子控制系统。它主要包括：燃油喷射控制，点火系统控制、怠速控制、尾气排放控制、进气控制、增压控制、失效保护、后备系统、诊断系统等。

考虑稳健性的汽车结构耐撞性优化设计

本文中基于C-NCAP中40%重叠度的偏置碰撞工况对某轿车进行结构耐撞性优化。为提高输出响应的预测精度,使用基于粒子群算法优化的支持向量回归模型来拟合设计变量与输出响应之间的关系,并利用非支配排序多目标遗传算法Ⅱ获得该优化问题的Pareto前沿。在确定性优化的基础上,并考虑产品性能在不确定因素影响下的波动,对其进行稳健性优化设计。最后,对优化结果进行有限元仿真验证。结果表明:优化后,结构质量减轻,耐撞性能明显提升,同时保障了稳定的产品性能。

基于PSO-SVR近似模型的乘员约束系统稳健性优化

综合运用近似模型参数优化技术和稳健性优化方法对汽车乘员约束系统进行优化。通过全局灵敏度分析,选出对加权伤害准则(weighted injury criterion,WIC)影响大的参数;采用粒子群优化(PSO)算法对支持向量回归(SVR)模型参数和核函数参数进行优化,建立高精度的PSO-SVR近似模型;在确定性优化的基础上进行基于蒙特卡罗抽样的稳健性优化。结果表明:优化后乘员约束系统性能得到明显提升且兼顾了稳健性。

基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计

为满足车身轻量化和耐撞性设计的要求,采用材料替换与结构改进相结合的方法对前端进行优化。基于试验验证的整车正面碰撞模型,建立了铝制前端模型并与钢制设计方案进行了耐撞性对比。为提高铝制前端耐撞性能,设计了不同胞数的多胞构型截面,并在三点弯曲和轴向压溃工况下分析其吸能特性。运用多目标优化方法对多胞前端的结构参数进行寻优。结果表明,优化后的铝制多胞结构能在改善整车耐撞性的同时,显著减轻前端质量。

不同坐姿下乘员生物力学损伤分析

在未来智能车辆乘员坐姿多样化发展的趋势下,针对第50百分位男性假人建立车辆约束系统的MADYMO多刚体仿真模型,根据实车碰撞试验数据验证其可靠性,并利用该模型将乘员坐姿划分为5种类型,研究汽车正面碰撞条件下除标准坐姿外的4种假人坐姿在自动紧急制动(AEB)系统与主动安全带共同作用下对假人损伤风险的影响,分析假人头部和髋部的合成加速度,以及假人各部位的受力情况。结果表明:不同坐姿对乘员产生的损伤不同,相对于标准坐姿,其他坐姿条件下乘员头部加速度均有所提高。

基于组合聚类的智能汽车横向稳定性判别方法

在研究传统车辆稳定性判别方法的基础上,基于神经网络和聚类分析的理论,提出了一种车辆横向稳定性判别方法。采用SOFM神经网络和K均值聚类相结合的组合聚类法,对采集的车辆行驶参数进行离线聚类分析,得到各聚类中心及其稳定性等级。应用均值法在线更新聚类中心,计算实时数据与聚类中心的距离,根据距离最小准则进行车辆稳定性实时判别。以轮胎力法为基准对该稳定性判别方法性能进行分析,最后将判别结果作为稳定性控制策略介入控制的依据,通过CarSim/Simulink联合仿真和硬件在环试验,验证了该稳定性判别方法的有效性和准确性。

基于多目标可靠性优化的骡车车身耐撞性及轻量化设计

以正面40%重叠可变形壁障碰撞为例,采用试验设计、RBF近似模型和多目标可靠性分析方法,对车身结构参数进行多目标可靠性优化。结果表明:优化后的车身结构满足耐撞性和轻量化要求,同时提高了结构可靠性,为车身结构设计提供了有效的参考。

基于GWO-KRG近似模型的乘员约束系统可靠性优化设计

为提升乘员约束系统安全性能,本文中将近似模型参数优化技术应用于约束系统可靠性优化设计中。首先建立某车型驾驶员侧约束系统仿真模型,并基于实车碰撞试验结果对仿真模型进行验证,然后采用灰狼优化(GWO)算法优化克里金(KRG)模型的相关参数,得到高精度的GWO-KRG近似模型。最后,基于GWO-KRG近似模型和可靠性优化方法对约束系统进行优化设计。结果表明:GWO-KRG近似模型能提供更准确的预测响应值;经可靠性优化后的约束系统安全性能得到提高的同时可靠性也得到保证。

基于虚拟迭代的某重型商用车驾驶室疲劳分析

文章以某重型商用车的驾驶室为研究对象,在定远试验场典型路况下采集目标信号,建立驾驶室-车架刚柔耦合多体动力学模型。应用虚拟迭代方法提取驾驶室与悬置系统连接处载荷谱,根据线性疲劳累积损伤理论对驾驶室进行疲劳寿命分析,并与室内台架道路模拟试验结果进行对比,验证了仿真分析结果的正确性。通过对危险部件进行结构改进提高了驾驶室的疲劳寿命,为实车改进提供了方案,节约了试验成本。