基于BS-TabNet和LSSA的车架智能轻量化设计

为解决传统牵引车车架轻量化设计中设计周期长、设计难度较大和过分依赖工程师经验等问题,提出了一种智能轻量化设计方法.首先,通过试验设计(Design of Experiments,DOE)联合仿真获取车架性能表格数据.其次,基于TabNet算法、贝叶斯优化算法和沙普利增量解释理论(SHapley Additive exPlanation,SHAP)构建出BS-TabNet模型,用于学习车架性能表格数据,生成车架代理模型.最后,采用莱维飞行策略对麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)进行改进,得到莱维麻雀搜索算法(Levy Sparrow Search Algorithm,LSSA),用于求解车架轻量化任务,找到最优车架结构参数.相较于传统机器学习算法,BS-TabNet模型在准确性、稳定性和可解释性三个方面都有着更高的评价,其准确度达到了0.98左右,稳定性提高50%以上,而且具有更强的可解释能力,解决了深度学习在表格型数据上表现较差的问题.相较于传统群智能优化算法,LSSA算法能够寻找到更好的优化结果,在满足其他性能要求的同时,实现了车架质量减轻5.64%的轻量化效果.智能轻量化设计方法将人工智能与车架轻量化设计相结合,能够节省大量设计时间,提高设计效率.

基于应变测试矿用汽车车架结构优化设计分析

矿用铰接车采用液压举升机构实现货物卸载,受力情况复杂,对车架结构影响大且要求高。针对某自卸车后车架和货箱在不同运行条件下的承载特性进行分析,获取各工况的载荷情况和边界条件;根据前述分析,建立后车架和货箱的有限元分析模型,选取多个典型工况开展分析,获取应力应变的分布情况;采用材料升级、圆角优化及焊接工艺提升等,针对应力集中和较大位置进行优化设计,降低应力值,保证安全裕度满足要求;采用直角应变测试法,针对实际自卸车车架开展应力测试,在分析的关键位置布置应变片,选取典型工况开展测试,并与仿真结果开展对比。结果可知:自卸车铰接点和液压举升缸鹅颈支撑处应力较大,并且出现了应力集中,但均在许可范围之内;采用厚度提升、直径增大及焊接工艺提升等方法,有效提升应力分布,最大值明显降低;实车测试和仿真分析,满载工况应力分布基本一致,最大值误差低于5.8%;优化后结果明显低于优化前;结果表明分析模型和优化方法的可靠性,为此类分析设计提供参考。

基于XFEM的汽车铝合金断裂行为表征

车用铝薄壁合金5052H32和6061T6以其优异的成形性被广泛用于轻量化车身的冲压钣金件和结构件中。为建立反映材料实际力学特性的表征模型,针对其非线性本构响应中的弹塑性变形、损伤演化及韧性断裂不同发展阶段,分别开发出J-C弹塑性模型、损伤控制模型,以及与应力集中状态相关的J-C失效模型、GTN细观损伤模型和MMC断裂模型,并以参数反演、遗传算法寻优等手段标定了各模型的有效参量,形成力学演变全过程表征。利用上述模型结合扩展有限元法精确模拟了薄壁试件拉伸断裂的过程,通过与实验一致的内部裂纹动态生长行为、应变场和断口形貌,验证了所提取本构性能参数的准确性,且采用经验MMC准则的预测精度最高,形变误差仅为4.7%。

基于MATLAB矢量化物质点法的车身防撞梁碰撞分析

基于MATLAB矢量化的物质点法(material point method,MPM)框架,分析车身前防撞梁的碰撞冲击问题。MPM在每一迭代步将物理参数在物质点和背景网格间相互映射,使用MATLAB矢量化框架可以使用户在快速入门的同时保证求解效率,其应力更新采用车身结构材料的弹塑性本构模型。前防撞梁碰撞冲击数值算例结果表明,MPM可以保证求解精度,同时矢量化技术可以大幅提高求解效率。

汽车起重机车架强度校核及尺寸优化

车架是汽车起重机的重要组成部分,其承载能力对起重机的工作性能有着比较大的影响。以60 t某型汽车起重机结构中车架作为研究对象,将车架的参数模型导入Hypermesh软件中对其进行有限元分析。车架模型整体使用四节点网格进行划分,并对其进行静力学计算,计算其在危险工况下所产生的von Mises应力、变形。对不符合强度、刚度要求的车架初始模型进行结构改进,使其满足要求。最后使用OptiStruct软件对车架模型进行尺寸优化,以车架部分壳单元板厚为设计变量,车架刚度、强度为约束条件,车架最小质量为目标。优化后的车架质量减少了0.599 t,减重率为6.0%。

车架加载工装有限元分析

应用CREO软件对车架加载工装进行三维实体建模,应用ANSYS Workbench软件进行有限元静力学分析,得到车架加载工装的变形与应力分布情况,同时验证加载力方向与大小是否符合设计要求。通过有限元分析,确认车架加载工装满足设计要求。

基于eGWO的物流车车架轻量化研究

为提高物流车车架轻量化环节的收敛速度与精度,提出一种基于警戒者灰狼策略与准反射学习策略的改进型灰狼优化算法(eGWO),通过与其他算法进行测试对比,表明eGWO具有良好的求解性能;对物流车车架进行满载弯曲、满载扭转、满载制动、满载转向工况仿真分析,使用最优拉丁超立方试验设计方法与响应面模型方法建立车架近似模型,并使用eGWO对物流车车架的尺寸优化数学模型进行求解,使得车架总质量下降11.9kg,减重率9.94%,为车架轻量化研究提供了可行方法。

采用折衷规划法的客车车架多目标优化研究

为减小某型长途客车质量并优化其静态特性,文章提出了一种基于质量目标和刚度目标的长途客车车架轻量化方法,建立了长途客车车架有限元模型。根据长途客车运行中常见的2类工况,设置了7种静态满载工况,并对其进行了强度和刚度的有限元分析。同时,根据计算结果云图和装配关系将车架杆件划分为25组设计变量,采用折衷规划法来综合多个工况的刚度目标,并通过相对值转换将刚度目标和质量目标结合成最小目标函数,以车架最大应力为约束条件,对长途客车车架进行轻量化优化设计。优化后的结果表明,车架减重97 kg,幅度为6.2%,最大应力平均减少了8%。

一种新型前副车架的定位结构设计

一般前副车架设计有两个定位孔和两个过孔,整车装配时,前副车架先定位至工装上,后随工装一起与车身螺纹孔对齐,再将前副车架两个定位孔通过螺栓紧固至车身上,最后将前副车架两个过孔通过螺栓紧固至车身上,完成前副车架装配。这种前副车架与车身采用自定位结构,依靠螺栓的夹紧力将副车架固定至车身上。由于前副车架支撑着发动机、变速箱、悬架等组件,受载荷较大,整车急加速、急减速时,前副车架将产生滑移,导致异响。为解决这一问题,本文设计了一种新型的前副车架定位结构,并通过VSA仿真分析,给出了相关尺寸及公差,保证前副车架能正常装配。

大功率压裂车副车架结构优化设计

面对出现频率越来越高的复杂地层和5000米以上的超深井作业环境,研制搭载大功率压裂设备的压裂车已成为重要发展趋势。本文运用结构优化软件Hyper Works的Optistruct模块,基于SIMP变密度法对压裂车副车架进行拓扑优化设计。在单工况单目标的拓扑优化结果下,建立基于折衷规划法的多目标多工况拓扑优化数学模型,得到压裂车副车架在多种静态工况的柔度最小化以及低阶动态最大化进行加权之后的拓扑优化结果,再根据材料分布云图重构压裂车副车架模型。成果可用于改进压裂车副车架结构以提高其承载能力,缩短研发时间、降低成本。

某轻卡后视镜系统NVH性能仿真与试验研究

【目的】开发符合国标及行业领先的轻卡外后视镜系统,提升轻卡外后视镜NVH性能。【方法】采用CAE仿真方法和试验测试手段,基于有限元仿真软件HyperWorks和ABAQUS,对某轻卡外后视镜系统基础方案和优化方案进行了CAE模态分析,即开展某轻卡框架式外后视镜系统的CAE模态分析、NVH模态测试、NVH振动性能测试及法规符合性校核。【结果】1)基础方案一阶模态频率与发动机怠速存在共振耦合,通过优化镜体数量和结构,优化方案频率得到提升,解决了发动机怠速激励耦合共振问题。2)NVH试验测试数据与CAE仿真分析结果对标良好,满足国标要求,有效提升了轻卡外后视镜系统的NVH性能。3)优化方案的外后视镜系统NVH振动峰值得到减弱,NVH性能得到提升。【结论】采用优化方案,可以缩短零部件开发周期,降本增效,提升该轻卡车型的产品竞争力。

FSC赛车车架强度与刚度分析

近年来,中国大学生方程式系列赛事(FSC)在全球各高校快速发展,至今已举办了十余届。车架作为一辆合格参赛赛车的重要组成部分,其连接车身、制动和动力等系统,承担着承载结构的作用。为了确保比赛顺利进行,车架必须具有足够的强度和刚度,以及良好的振动特性。通过应用Ansys Workbench对CATIA中设计的车架的三维模型进行有限元仿真分析,得到在不同工况下车架的应力和应变分布情况,进而判断车架设计是否合理。这样的仿真分析成为评估车架性能并保证安全可靠性的理论依据。

基于路谱载荷的副车架疲劳损伤分析与优化

副车架是车身与悬架之间重要的结构部件,承担着输送轮胎和车身之间的作用力和扭矩,所以副车架自身的疲劳寿命和强度、刚度等直接影响了整车的安全与稳定,对副车架的疲劳寿命分析和研究是开发副车架的重要任务。文章基于路谱载荷的副车架疲劳损伤分析,首先介绍了路谱载荷的采集和损伤分析理论及分析流程,利用Nastran求解器和nCode分析模块开展疲劳损伤分析,之后重点讲述了副车架疲劳损伤如何优化,提出了一系列的优化方法及案例,分析结果表明优化方法有效,对副车架的结构设计有重要的指导作用。

拼接式游艇拖车架的仿真分析

为确保新设计的拼接式游艇拖车架的使用安全性,对游艇拖车架进行仿真分析。介绍了游艇拖车架的结构,设置六种模拟工况,分析得到游艇拖车架的应力分布情况,并以此为依据进行优化设计。仿真分析结果显示,原设计已符合使用要求。经过优化设计,安全因数由1.19提高至1.48。

新能源商用车车架性能仿真分析

车架作为衔接底盘与车身的桥梁时刻承担车身、附件及货物的重力,同时承受着各种路面激励和发动机激励,因此车架的性能直接影响到汽车的舒适度和驾驶体验。本文利用Optistruct软件搭建车架有限元模型,对某车架进行仿真分析,并根据仿真结果对车架进行模态分析和刚度分析,从而评估车架性能是否满足要求。结果表明:所研究车架因发动机激励而产生共振的可能性较小,其刚度性能良好,具有较好的抗变形能力,强度性能也满足材料屈服要求,基本符合设计要求。经过车辆路试,该车架未发生性能问题,证明了该方法的准确性,可为商用车车架性能的仿真设计提供参考。

某商用车底盘车架轻量化设计

以某商用车底盘车架为例,介绍了基于变密度法的拓扑优化方法,应用商用有限元软件HyperWorks中的OptiStruct拓扑优化模块,通过优化过程迭代计算,对原始车架模型进行了轻量化设计,在优化过程中考虑了车架在行驶过程中所受的静载荷和动载荷以及固有频率特性,在满足车架总成刚度、强度条件下,车架结构初步减重15%左右,实现了车架的轻量化设计,能够为后期精细化的车架轻量化设计及车架结构定型提供参考。

无碳小车车架材料和结构及制造工艺一体化技术研究

无碳小车利用重力势能转化为机械能实现小车前进和转向等功能,利用齿轮传动极大限度地提高了小车能量的利用率,真正意义上实现了无碳理念,车架作为无碳小车的承载部件,直接决定了小车能否顺利运行。综合考虑车架的适配性、轻量化和稳定性,在车架材料上,选择轻质材料减轻结构重量,在结构设计上,采用有限元软件仿真对车架强度进行分析,在加工工艺上,利用3D打印技术进行制造,完成无碳小车车架的制作,为材料、结构和制造一体化技术研究打下基础和提供重要参考。

中置轴轿运车车架性能研究

中置轴轿运车是一种用于轿车运输的专用车辆。中置轴轿运车相比较普通的轿运车而言底盘略低,上下装卸轿车便捷,转弯半径小,运输过程的安全性高,因而成为乘用车物流运输的主流车型。轿运车车架是中置轴轿运车关键的承载部位,车架的强度、刚度和疲劳寿命直接决定了轿运车的使用性能。车架的轻量化能够提高车辆燃油经济性,达到节能减排的目的,同时轻量化还可节约成本,增加承载质量。因此,对轿运车车架的研究具有十分重要的意义。本文以中置轴轿运车车架为研究对象,分析计算了两种不同的纵梁断面及不同兜梁位置对中置轴轿运车影响。利用有限元分析软件Hyberworks对车架进行三维建模,首先得到车架的应力分布情况。其次分析了其弯扭刚度性能,同时对车架进行了模态分析和频响分析,探索车架的振动特性,为避免车架共振提供理论依据,旨在对中置轴轿运车车架开发有所启发。

矿用自卸车的车架设计策略

矿用自卸车在矿产开采事业中发挥着重要作用,可以有效提升矿产生产效率和质量,强化矿产行业机械化水平。其中车架是矿用自卸车的重要组成结构,尤其是车架刚度与强度直接关系到整体自卸车的安全性和稳定性。在车架结构设计中需要对有限元分析方法进行优化应用,尤其要做好车架结构的静力学分析工作,以便进一步优化整车性能,同时对整车设计成本进行优化控制,为矿产开采事业的长远发展创建良好条件。文章主要对矿用自卸车的车架设计策略进行分析,从而进一步提高车架设计效果,进一步提升自卸车使用性能。

钢铝复合副车架疲劳寿命分析与试验

为了准确建立钢铝复合副车架的有限元模型并用于疲劳寿命分析,文章以某型号混合动力钢铝复合洗扫车副车架为研究对象,选择刚性单元法近似模拟钢铝部件螺栓连接情况,并设计相应试验进行对比验证。结果表明,该方法在仿真分析中的准确性和可靠性,以此建立较为准确的钢铝复合副车架的疲劳寿命分析有限元模型,仿真分析求解得到结构的整体疲劳寿命基本满足预设的安全寿命标准,证实了有限元建模方法的准确性。