面向行人下肢保护的汽车前端结构刚度优化设计

为改善汽车的行人下肢保护性能,提出了一种基于多刚体动力学模型的汽车前端结构刚度设计方法。依据下腿型对保险杠的碰撞试验和汽车前端结构的有限元模型,仿真获得腿部碰撞区域的刚度参数和汽车前端的几何位置参数,在Maydymo中建立了该模型。利用全局响应法(GRSM)进行优化求解。以下肢胫骨加速度、膝部弯曲角度和膝部剪切位移这3个伤害指标归一化后的均方估计(MSE)为优化目标,以保险杠和副保险杠的屈服力和最大变形量为4个设计变量。结果表明:目标函数降低了73.9%,胫骨加速度下降了50.3%,膝部弯曲角下降了48.9%。这说明:对汽车前端结构刚度的优化可以有效提升其行人下肢保护性能。

汽车发动机半主动悬置多目标结构优化设计

针对一种控制节流孔式双模式半主动悬置,建立其集总参数模型,通过灵敏度分析确定优化变量,以软硬模式所处区间力传递率最小为优化目标,采用改进型非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对其集总参数进行优化,并将优化后的集总参数转化为悬置结构设计参数。仿真和试验结果均表明,优化后的半主动悬置在目标区间内具有较低的力传递率,该研究对高性能半主动悬置样件的开发和优化设计具有重要的理论指导意义。

基于代理模型的汽车正撞安全性仿真优化

针对传统方法无法高效地实现多目标优化的问题,将有限元法和代理模型技术相结合,以整车质量、B柱加速度峰值和前围板侵入量为优化目标构造了其代理模型,研究了样本数量对模型精度的影响,并采用NSGAII优化算法对板件厚度进行了优化。结果表明:增加样本点的数量未必能有效提高代理模型的精度,测试点评价方法的精度在很大程度上依赖测试点的数目和位置,不能准确评价代理模型的精度,而采用交叉验证法取得较好的效果;基于代理模型,对车身结构的板件厚度优化后,效果显著,整车质量减轻了4.1kg,B柱加速度峰值降低了8.44%,前围板侵入量降低了6.03%。

全日制工程硕士案例教学资源库建设——以车辆工程专业案例库建设为例

传统的理论教学已经不能满足对全日制工程硕士人才实践能力培养的要求,案例教学法是一种基于实践经验的教学模式,已经成为培养车辆工程领域高层次应用型人才的重要途径。车辆工程领域的案例库建设有效地保证了教学质量,提高了学生的实际应用能力,为案例教学法的推广应用奠定了基础。通过构建车辆工程领域的教学案例库,分析了案例库建设的必要性、难点和可行性,提出了案例库建设的基本原则,总结了案例库建设和教学实践的心得与经验。

“汽车理论”课程混合式教学探索与实践

汽车理论是车辆工程专业汽车方向的专业课,是汽车设计、制造、试验等的基础。汽车理论的发展日新月异,必须把最新技术与成果融入教学,进行课程建设,针对传统教法的不足,通过优化教学内容、实施混合式教学等探索与实践,激发学生积极思考、探索问题,提高了教学水平和教学效果。

电动汽车热管理系统的研究现状及展望

电动汽车正面临着前所未有的发展机遇,但在实际应用中,电动汽车仍然有一些亟待解决的问题,比如在极端的气候和驾驶条件下电池性能恶化,在低温环境下热泵系统效率急剧下降以及车外换热器的除霜问题等等。因此,对电动汽车热管理系统的研究是解决电动汽车实际应用的关键。本文总结了国内外电动汽车热管理系统的研究成果,从基本的三电(电池、电机/电控)热管理、热泵空调到集成热管理系统,对现有的研究现状进行了综述分析,并对未来电动汽车热管理系统的发展方向和趋势进行了预测和展望,对于今后电动汽车热管理系统的研究和工程应用具有指导意义。

《汽车理论》教学改革探索与实践

汽车理论是车辆工程专业的必修专业课,是汽车动力学的基础。汽车动力学发展日新月异,汽车理论课程对车辆工程学生的基本素质培养非常重要。因此,必须把汽车动力学的最新技术与成果加入汽车理论教学中,从而加课程建设,优化教学内容、教学方式,完善教学资源。针对该课程,进行了5年的教学改革探索与实践,通过优化课程的教学内容、实施混合式多样化的教学方法等方面的改革探索,激发学生深入思考、探索问题的积极性,提高了汽车理论课程的教学水平和教学效果。

复合材料太阳翼基板声学疲劳特性研究

研究航天器在声激励下的疲劳行为及其演变规律,对证航天器的运行安全。针对碳纤维蒙皮-铝蜂窝的太阳翼基板声致疲劳问题,使用耦合FE/BEM方法,建立航天器太阳翼基板的数值分析模型,以声学试验结果为依据,对仿真模型进行验证。噪声激励持续作用60 s后,损伤率分布呈沿结构长轴对称状态,疲劳危险点处最大损伤率D=0.0232,太阳翼基板未出现疲劳破坏,最短疲劳寿命T=2.58×103s。太阳翼基板中心区域为结构设计薄弱处,该区域在多阶模态下的应力水平较高,疲劳寿命较短,极易导致疲劳破坏。

掺氢比对微波瓣燃烧器燃烧特性的影响

为解决微尺度非预混燃烧中燃料同氧化剂混合慢、燃烧不稳定的问题,基于实验的方法研究了燃料掺氢以及微波瓣燃烧器对燃烧的影响,并将微波瓣燃烧器的燃烧温度同微圆管燃烧器进行了对比。在此基础上建立了微波瓣燃烧器以及微圆管燃烧器的三维仿真模型,研究了掺氢比对微波瓣燃烧器和微圆管燃烧器流场、火焰长度、燃料消耗率、燃烧产物以及燃烧温度的影响。研究结果表明:随着掺氢比的增加,微波瓣燃烧器中流向涡涡量以及射流核心速度不断提高,火焰长度、燃烧温度不断增加,OH,H2O质量分数的峰值逐渐增加,CO2质量分数的峰值不断下降,CO质量分数峰值变化极小。在同一掺氢比下,相比于微圆管燃烧器,微波瓣燃烧器能够使燃料同氧化剂提前反应且具备更长的火焰、更大的OH质量分数峰值以及更高的燃烧效率和燃烧温度。在掺氢比为50%时,微波瓣燃烧器的最高燃烧温度较微圆管燃烧器提高了110K。这表明微波瓣燃烧器和燃料掺氢的结合能促进微尺度燃烧,提高燃烧的稳定性。

驱动激励下的柔性太阳翼系统振动及抑制研究

针对太阳翼驱动机构不平稳激励所引起的系统振动问题,分析了驱动激励下柔性太阳翼系统振动响应,发现刚柔耦合作用会大大增强系统在驱动作用下的微弱振动。指出旋转运动控制是太阳翼系统振动控制的关键,提出了一种在驱动机构与太阳翼之间安装旋转磁流变阻尼器的系统振动抑制方案,以振动干扰抑制为控制目标。运用PID算法计算旋转运动控制的阻尼力矩需求,定量地研究了旋转振动控制对柔性太阳翼系统振动抑制效果。仿真结果表明:旋转振动控制能使系统振动的干扰力矩衰减达89%,有效抑制驱动激励下的太阳翼系统振动,对提高航天器的运行稳定性及定位精度具有重要意义。

涡旋压缩机涡旋型线的研究现状及展望

涡旋压缩机作为第三代容积式压缩机,具有效率高、能耗低、噪声低、结构紧凑等诸多优点,被广泛应用于制冷空调与气体压缩等方面。由于涡旋压缩机的寿命、加工性能、效率和功耗等都受到涡旋型线的制约,所以涡旋型线的研究是开展涡旋压缩机其他研究的基础和关键。本文总结了国内外相关的研究成果,从型线类型和型线修正两个方面出发,对现有涡旋型线的研究现状进行综述分析,并对未来涡旋型线发展方向和趋势进行预测和展望,对于今后涡旋压缩机型线的研究与工程应用具有指导和借鉴作用。

基于模型预测控制的智能车辆主动避撞控制研究

针对自主驾驶车辆的转向避撞问题,提出了一种分层避撞控制方法。上层路径规划控制器基于车辆运动学模型,引入人工势场函数,采用障碍物与车辆的相对状态描述车辆碰撞风险。基于模型预测控制理论,构建优化目标函数,规划最优避撞路线,并采用五次多项式拟合局部避撞路径。对于下层路径跟踪控制器,则建立车辆非线性动力学模型,构建基于最优转向盘转角输入的路径跟踪优化函数,实现局部避撞路径跟踪。最后搭建了Carsim/Matlab联合仿真平台,对被控车辆在不同路面、不同车速情况下的避障路径规划和跟踪效果进行了仿真。结果表明:上层控制器能根据障碍物信息实时规划局部避撞路径,下层控制器能控制车辆平滑、稳定地跟踪参考路径,从而实现车辆的主动避撞功能。

两腔型双模式车用消声器流场及声学特性分析

双模式车用消声器可以有效降低压力损失,同时降低再生噪声,是一种半主动噪声控制设备。目前对双模式消声器的研究较少,需要进一步了解双模式消声器的内部气体流动情况和低频声学特性。通过流场仿真分析得出了高气体流速下双模式消声器有效降低压力损失的原因,并对结构进行改进,使湍流能量损失降低,减少了压力损失。通过声学仿真得到阀门关闭时共振腔的共振频率,符合亥姆霍兹公式计算结果,证明低频消声效果来自亥姆霍兹共振腔。同时分析了阀门打开时消声器低频消声原理,得出阀门打开后共振频率向右偏移,能够追踪不同转速下的排气噪声。

虚幻4驾驶模拟器设计和驾驶员特性分析

深入研究人类驾驶员的驾驶行为和特性,对推动智能汽车向高度自动驾驶发展具有重要意义。采用驾驶模拟器研究驾驶员在复杂交通场景下的驾驶决策和驾驶行为,成为近年来的一个研究热点。基于虚幻四引擎UE4交互式视景仿真技术,通过车辆、道路、建筑、交通灯、行人、路牌等交通元素的驾驶视景仿真环境搭建,开发了CarSim汽车动力学模型和罗技G29力反馈方向盘踏板的具有高拟真度人机交互的驾驶模拟系统。并设计了典型工况下的驾驶模拟试验,通过实时采集驾驶员驾驶数据,对驾驶员特性进行研究。研究结果表明:该驾驶模拟器具有逼真的驾驶体验,利用模糊C聚类算法(FCM,fuzzy C-means),将驾驶员特性进行准确分为6个聚类,可以将驾驶员特性进行准确分类,确立驾驶员特性与驾驶能力的关联,为进一步建立实时驾驶权分配研究奠定了基础。

车用燃料电池动力系统综述

概述了车用燃料电池动力系统配置、动力系统分类及能量管理控制策略研究进展,总结了目前的研究,提出了建议。目前的燃料电池技术受限,在为车辆提供动力时,需与其他动力源混合来满足行驶要求,而在能量管理系统优化控制中,最优控制和等效消耗最小化控制策略可以得到很好的效果,但是目前大多数研究还未应用于实际情况,还需进一步的试验来验证其有效性。

内燃机水喷射技术进展分析

文章介绍了内燃机水喷射技术历史、现状与发展趋势,重点分析进气道喷水、缸内喷水与乳化燃油三类内燃机水喷射技术的相关进展。阐述通过水喷射技术降低内燃机燃油消耗与尾气排放的机理,为内燃机水喷射技术的研发工作提供参考。

新工科背景下专业课程的混合式教学实践——以《计算多体系统动力学》为例

为了达成新工科人才培养目标,以《计算多体系统动力学》专业课程为例,基于现有的智慧教室等软硬件,开展混合式教学方法。通过教学思路和课堂教学活动设计,营造师生-生生互动的良好学习氛围,形成"教师主导、学生主体"的双主模式。探索新工科背景下专业课程教学改革的新模式,以期为理论性较强的专业课程建设提供参考与借鉴。