基于Kriging近似模型的车架轻量化优化

为了在减轻车架重量的同时尽可能提高其动、静态结构性能,以车架纵梁、横梁结构参数为设计变量,特别采用最优拉丁实验设计方法进行了样本数据设计,并运用Kriging方法构建了车架NVH、扭转刚度、弯曲刚度及车架质量等性能参数的多目标优化系统的近似模型,利用模糊多目标粒子群算法对近似模型进行了优化,得到了Pereto最优解集。结果表明,所建立的Kriging近似模型适合解决组合优化问题,在多个性能指标满足设计要求的同时,成功实现了车架结构的轻量化。

基于FEMFAT LAB-ADAMS的路谱获取

虚拟样机技术的发展使得车辆多体动力学仿真和虚拟疲劳耐久计算成为工程研究的必要手段,而获得可靠有效的路谱则是两种研究手段的前提。运用Femfat LAB-Adams搭建了路谱求解联合仿真平台,根据实车传感器安装位置在多体动力学模型上建立相对应的测点响应通道,以试车场采集的发动机连接点、减震器安装点等处的实测载荷谱为依据,基于虚拟迭代理论计算得到路谱。分别从时域特征、频域特征和损伤计算三方面对监测信号和实测信号进行对比,验证路谱求解的可靠性。结果表明,求解得到的路谱具有较高的可靠性,可以用于车辆多体动力学仿真和虚拟疲劳耐久计算。

橡胶衬套高阶分数导数动力学模型的研究

以某车用摆臂橡胶衬套为研究载体,通过动态加载试验对其轴向频率相关性和振幅相关性进行了研究,建立了基于弹性单元、摩擦单元和高阶分数导数黏弹性单元并联的橡胶衬套模型;提出了一种基于动态邻居广义学习策略粒子群算法的高阶分数导数黏弹性单元参数识别方法,结合试验结果,识别得到了模型参数;进而将分数导数系数拟合为加载振幅的函数,提高了模型的整体预测精度和适用性。经过试验验证,所建立的模型能够精确地描述悬架橡胶衬套轴向的动态特性,对提高悬架系统及整车的动力学仿真精度有一定的意义。

基于损伤等效的车辆结构耐久性试验场关联研究

探讨以专用小型试验场代替大型试验场,对典型零部件的耐久性能进行快速评价。主要以某大型试验场整车结构耐久性工况为依据,以某车型在大型试验场条件下主要被考核零部件的损伤为目标,结合小型专项试验场工况特征,探索基于损伤等效原理的小型专项试验场耐久性评价规范的制定方法。在大量的载荷数据分析的基础上,建立大型试验场路况下的目标损伤,小型试验场以此损伤为目标,组合路况循环次数,利用遗传算法对当量关系数学模型进行求解,合理地设计出满足自主品牌汽车开发需求的小型专项试验场关键零部件耐久性评价规范。该方法可以为同一车型平台上不同型号零部件耐久性的高效、精准、低成本评价提供技术支撑,为整车试验场耐久性规范的建立提供新的思路和参考。

反映衬套复杂力学特性的悬架系统动力学模型

动力学仿真是先进悬架系统开发不可缺少的手段,模型的精度影响了产品开发的效率。悬架系统中的衬套部件对整车性能有很大的影响,悬架系统动力学建模时需要准确描述其复杂的非线性力学特性。而多体动力学仿真软件Adams内置的悬架衬套模型仅能粗略地反映其基本力学特性。应用了一种高阶分数导数三单元并联衬套数学模型,这种模型更好的描述了衬套黏弹力单元力学特性中的高阶性和非线性。基于Visual Studio-Intel Visual Fortran平台,结合Fortran语言以及Adams内置函数规则,完成衬套数学模型的编写和编译,搭建了悬架系统动态仿真平台。最后在动态K&C试验台上进行了正弦扫频、水泥裂缝路谱以及“S”弯路谱激励试验,对提出的建模方法进行了验证。

基于载荷谱传动箱箱体动载系数分布研究

针对某特种车辆综合传动箱体强度过剩,质量过重的现状,需要对箱体进行进一步优化。而在优化过程中,传统方法基于转速转矩的经验公式计算一个较大的动载系数,减少了后续优化空间。基于载荷谱对平稳传动过程中的动载系数进行研究,首先对该箱体进行台架试验,测得危险部位的载荷谱,其次针对这些载荷谱进行处理获得一段平稳时间历程中的动载系数。运用极大似然法和拟合优度AD值对这些动载系数进行分布识别以及检验,最终获得99百分位的动载系数,并将其与经验公式计算动载系数进行对比,结果表明在平稳传动条件下,经验公式计算动载系数偏大,结构设计偏于保守,而99百分位动载系数较为合理,有助于轻量化设计的充分实现。

基于非参数核密度估计法的商用车服役载荷环境研究与应用

用户使用道路载荷特征的研究与建立是对车辆结构件疲劳强度合理轻量化设计的基础和前提。以往研究方法大多基于参数法概率密度估计对用户使用道路载荷特征进行统计分析。以某型商用车用户使用载荷特征的大范围数据调研为基础,分别采用参数法和非参数核密度估计方法,建立了典型用户使用道路载荷特征的概率密度分布模型,研究表明非参数核密度估计方法较之传统参数法更能准确表征用户使用载荷的分布特征。采用非参数核密度估计方法计算了90%分位下的各项用户使用道路载荷特征,结合实测用户道路载荷谱,基于非参数雨流矩阵外推方法构建了该型商用车减震弹簧应变的全寿命周期载荷,并依此载荷制定了台架疲劳试验规范。研究方法为其他结构件的用户关联疲劳试验规范的合理制定提供了一定的参考。

基于CarSim与Isight的悬架特性参数优化设计

汽车悬架动力学特性对整车操纵稳定性有着至关重要的影响。为了改善悬架特性,在CarSim中建立整车动力学仿真模型,运用Isight集成CarSim建立了面向整车操纵稳定性指标的悬架特性参数优化设计仿真平台,经DOE分析构建了悬架系统特性参数与稳态回转性能指标之间的响应面模型,运用多岛遗传算法,得到一组悬架子系统特性参数的最优值,从而提高汽车操纵稳定性。

汽车可靠性与汽车强国

我国的汽车产业正处在由大到强的转换过程中,这首先是一个由量变到质变的过程,也是一个与时俱进的过程,更是一个社会协同的过程。这些过程要求汽车全产业链积极承载最新的科学技术成果,产品可靠性水平获得质的提升。可靠性是实现汽车大国迈向汽车强国的金钥匙。

悬架动态K&C试验典型激励谱的编制研究

传统的准静态K&C特性试验加载频率较低,不能全面有效地反映出由减振器阻尼及衬套黏弹性等引起的悬架系统力学特性的滞后效应,而悬架动态K&C特性试验能够弥补准静态特性试验的不足。动态K&C试验的开发涉及到激励谱和性能评价两方面的研究内容,以某A级轿车为研究载体,通过某试车场道路载荷谱采集试验及仿真分析,经过台架试验迭代,设计了悬架动态K&C特性试验的典型激励谱,并通过台架试验与虚拟试验验证了其有效性。研究表明,应用所设计的典型激励谱进行试验,可以有效地反映出悬架的动态特性,为车轮定位参数的研究以及K&C试验技术的开发提供一定的支持。

基于等损伤原理和NSGA-Ⅱ算法的整车台架耐久性试验循环次数确定方法

目前整车道路模拟试验台架耐久性试验规范一般照搬试车场,忽略了两者载荷之间的差异,导致台架试验效果不理想,难以复现试车场的耐久性试验结果。基于某试车场和台架实测载荷数据,在研究了二者差异性的基础上,运用等损伤原理形成试车场路况到台架工况载荷当量转移准则,建立了"试验场-台架"载荷损伤当量关系模型,利用NSGA-Ⅱ算法求解模型获得Pareto最优解,得到道路模拟试验台架耐久性评价路况循环数,从而制定出整车台架耐久性试验规范。采用新规范进行台架试验,根据损伤与载荷累计分布对其进行了综合性验证,结果表明利用该方法得到的整车道路模拟试验台架耐久性评价规范高效准确,能够高效复现出汽车在试车场的评价效果。

基于非参数核密度估计法的车辆大数据服役载荷外推方法

提出了基于非参数核密度估计法的用户使用习惯特征统计方法和车辆全寿命周期服役载荷外推方法。以某型宽体轻客的全国大范围用户使用习惯数据调研和道路载荷谱大数据采集为基础,运用非参数一维核密度估计法,研究了90%分位下用户使用习惯典型特征的统计方法。运用非参数二维核密度估计法结合蒙特卡罗仿真,研究了基于用户道路实测载荷的车辆全寿命周期服役载荷外推方法。此外,研究了不同核密度估计法多次外推结果的变化特性,研究结果表明多次载荷外推保持了较好的载荷损伤与分布的一致性。

考虑城市道路工况的轮边减速器载荷转换方法研究

将城市道路循环工况作为车辆的典型工况,对车速进行统计与分析,获得该工况的载荷分布特性。研究车速、加速度冲击、档位等因素在传力零件载荷形成过程中的作用,修正了旋转质量换算系数。以电动汽车轮边减速器为例,基于整车和减速器参数,进行了齿轮载荷的转换,获得与车速分布对应的零件载荷分布。探索了从车速到零件载荷的转换方法,为减速器零件的轻量化设计和寿命分析提供了技术支撑。

体外预应力加固砖砌体开洞墙抗震性能试验

对二榀体外预应力加固开洞砖墙体(垂直加固、斜交叉加固)和一榀对比墙体进行拟静力试验,考察砖墙体裂缝开展、屈服及破坏等受力全过程,分析了其滞回特性、延性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能。结果表明:预应力墙体主要表现为剪压破坏形态;垂直预应力加固能显著提高墙体的开裂荷载,而斜交叉预应力筋加固方式可以更有效提高其极限荷载及后期抗侧刚度;初期预应力筋应力呈线性关系变化,垂直、斜交叉外侧筋最大应力增量分别为146.15和154.73 MPa。

基于遗传-支持向量回归的车内稳态噪声声品质预测

为了稳定、精确地评价车内稳态噪声声品质,以车内稳态噪声为研究对象,进行主观评价试验,计算客观心理声学参数并完成了相关性分析。建立基于支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)的车内稳态噪声声品质预测模型,并使用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对支持向量回归的超参数进行优化。其后建立基于反向传播神经网络(Back Propagation Artificial Neural Network,BPANN)的声品质预测模型。对比分析发现遗传-支持向量回归(GASVR)模型预测精度高于BP神经网络。结果表明,遗传-支持向量回归适用于车内稳态噪声声品质预测,能够较大提高车内稳态噪声声品质预测精度和工程效率。

基于响应面法传动直轴疲劳寿命优化

针对传动轴提前发生疲劳失效问题,开展对应力状态及寿命的研究,通过对实测载荷的分析,得出传动轴提前发生疲劳失效的原因是左右两侧花键输出载荷不一致,利用有限元软件建立传动轴有限元模型,得到传动轴右侧齿根处应力最大,是传动轴的薄弱部位。采用响应面法和遗传算法对传动轴的结构参数(齿根圆角、花键过渡圆弧及光轴圆弧槽深)进行优化,优化后的传动轴齿根薄弱部位应力降低了28.3%,传动轴的疲劳寿命提升了五倍,可靠度更高。最后以比例缩小试样进行疲劳试验,试验结果表明传动轴寿命提升到原来的两倍。通过试验验证了优化方法的有效性,方法对之后轴类零部件优化有一定的参考意义。

非对称载荷下驱动轴强度与刚度的匹配与优化

为了解决某重载车辆的驱动轴容易发生早期失效的问题,提出了一种在非对称载荷作用下实现结构强度与刚度合理匹配的分段优化设计方法。通过分析非对称承载驱动轴的刚度对载荷分布的影响,建立了以结构强度和疲劳寿命为约束、驱动轴花键的应变相等为目标的驱动轴结构设计优化模型。优化设计结果表明,危险部位右侧花键齿根应力降低了90.3 MPa,驱动轴两侧扭矩分配更合理,且使用寿命提高了72.2%。

整车道路模拟试验载荷谱编制的最佳加速限值方法研究

整车室内道路模拟试验已成为整车高品质、高效率开发的重要手段,但在道路模拟试验载荷谱编制方面尚未形成比较统一的编谱准则。本文应用时域损伤编辑法对某整车试验场实测载荷谱进行了编制,分别构建了不同损伤保留比例下的多种加速谱。通过研究加速谱的时间缩短比例、损伤衰减速率和载荷特征(时域、幅值域和频率域特征)变化趋势,提出了基于载荷特征变化和相对变化速率(相对变化速率=损伤衰减速率/时间缩短速率)控制的载荷谱编制的最佳加速限值准则。提出了依据最佳加速限值准则编制试验载荷谱的流程,并应用所提出的流程对试验场各典型工况载荷谱进行了编制,加速谱节省了近48%的试验时间。最后应用所编制的加速谱建立了整车道路模拟试验,达到了较好的载荷谱模拟效果,验证该方法的合理性。

后驱燃料电池客车的控制策略开发

以某燃料电池汽车为例,介绍了燃料电池汽车动力系统的组成,并根据整车参数和设计目标完成了动力系统的选型参数匹配。为了完成后轴驱动汽车的仿真,对ADVISOR软件进行了后轴驱动模块的二次开发,并利用Matlab/Simulink搭建了能量模糊控制策略,将其封装到ADVISOR中,对其进行验证。将仿真结果与功率跟随式控制策略进行对比分析可知,燃料电池汽车各项动力性指标满足设计需求,且能量利用效率相较于功率跟随式策略有较大的提升。

道路模拟试验随机谱加窗重构方法研究

运用损伤编辑理论可对道路模拟试验随机谱进行编制,达到删除小载荷实现加速试验的目的。但较少文献涉及如何光滑连接并重构删除小载荷后的保留载荷片段这一关键技术问题。提出一种基于信号加窗重叠的道路模拟试验随机谱连接与重构方法。对比了几种常用窗函数对实测随机谱的连接重构效果,发现汉宁窗不仅可有效解决两段信号的光滑连接重构问题,同时也不会引入极值载荷。以某整车试验场实测载荷为数据基础,结合时域损伤编辑法运用加汉宁窗方法构建了试验加速谱,从幅值域和频率域对加窗谱的有效性和合理性进行了理论验证,发现加窗谱完整的保留了未加窗谱的损伤值且两者的功率谱密度曲线高度重合。最后,应用该加速谱建立了整车道路模拟试验,试验响应谱与目标谱达到了高度一致,验证了该方法的有效性。