基于可靠性的电动汽车小偏置碰撞轻量化优化设计

电动汽车涉及的高低压系统多且复杂,同时电池的保护要求高,为了提高电动汽车在碰撞安全中的可靠性,文章同时考虑设计变量和试验过程中的参数不确定性,建立了结合正交试验设计、Kriging代理模型、多岛遗传优化算法和蒙特卡洛可靠性分析的可靠性优化设计流程。以一款电动汽车的25%小偏置碰撞开发为例,优化后的白车身结构满足耐撞性要求,优化涉及的白车身相关零件重量降低了7.7%,可靠性达到了95%以上。

白车身多学科轻量化优化设计应用

在白车身开发早期阶段引入结构轻量化思想,建立隐式全参数化白车身模型,通过多学科优化过程,找到白车身零件形状、尺寸、位置与厚度等各参数之间的最佳组合,以及满足系统各项性能要求的重量最优解,使白车身轻量化设计的潜能得到最大程度的发挥。根据白车身自身性能的特点对其分成不同的优化区域分别进行不同工况的优化,从而合理地安排设计变量和样本点数量,并对由试验设计得到的近似模型进行多学科的轻量化优化设计,有效地控制分析与优化时间,给车身设计提供指导。最终得到的白车身方案减重12 kg,减重率达到4.5%。同时利用方差分析方法,对各设计变量对性能的贡献量与主效应进行分析,掌握设计变量对刚度,模态、被动安全性能以及重量的影响规律。

基于全参数化模型的白车身多学科设计优化

在某车型前期开发中,引入"分析驱动设计"的理念,建立了隐式全参数化白车身模型,并根据整车的空间布置,设定了车身架构关键参数的有效变化范围;通过试验设计建立近似模型,分析了白车身架构关键参数对刚度、模态和被动安全性的影响;最后进行整车优化,获得了满足刚度、模态和被动安全性能等多学科性能要求的前期白车身架构。

车身正向开发过程中的优化设计

研究了如何在车身的各个开发阶段,合理地应用多种优化设计方法。以某款车的白车身正向开发为例,运用拓扑优化技术,找到白车身结构最有效的材料分布;建立全参数化的几何/有限元模型,研究载荷传递路径,确定车身结构,采用基于实验设计与近似模型的参数优化技术,平衡白车身的结构、安全、振动噪声等性能和车身质量,得到了最优设计方案;优化零件形貌,设计冲压筋。通过4个具体的案例(拓扑优化、路径研究、参数优化和形貌优化),合理的运用多种优化设计方法,优化车身正向开发流程,提高开发效率,提升车身的结构、安全和振动噪声等性能,并降低车身质量。

模糊决策理论在汽车内部设计方案评价中的应用

方案评价是产品设计过程中的重要环节。分别应用模糊综合评判法、基于模糊集重心的模糊评价法和二元对比排序法对汽车内部设计方案进行定性评价,并对3种方法的评价结果进行了比较。此外,还给出了一个关于A柱盲区定量评价的实例,并建立了整车内部布置与设计的多级评价体系。指出了进一步实现基于知识工程的整车设计评价还需要解决的其他关键技术。

基于知识工程的车内布置可视化系统

根据中国人体尺寸和人机工程学知识,建立了通用的三维参数化中国人体模型。综合汽车设计标准、设计知识和专家经验,采用面向对象的知识表达方法及基于规则的推理技术,开发了基于知识工程的汽车车身内部布置系统。实现了视野校核、脚踏板与手操纵件的设计、操纵空间与操纵力校核、安全带固定点位置范围确定等功能。

实验设计与近似模型结合下的副车架结构轻量化优化

为提高副车架静、动态结构性能,采用实验设计方法,建立近似模型,通过对近似模型的优化完成副车架结构的优化设计。优化后副车架结构的静动刚度和模态都达到设计要求,质量减轻约1kg。基于近似模型的优化方法在副车架结构轻量化优化中的成功应用表明了其在汽车底盘结构优化设计中具有很好的应用前景。

前期白车身架构优化设计

结合一款新车型的开发，介绍了在早期开发阶段的白车身架构优化设计过程。通过分析整车开发的实际情况，应用合理的试验设计一近似模型一优化设计方法，实现了一种可行的车身架构优化设计思路，对整车前期开发有一定指导意义。

优化设计方法在整车早期开发中的对比研究

结合整车优化设计方法的理论特点和整车早期开发中应用优化设计过程的经验,对工程中常用的几种试验设计方法、近似模型方法和优化算法进行了对比研究。利用整车开发中常见的刚度、模态、被动安全性分析等一些案例论证了各种方法的特点、优劣、优化效率和适用范围,获得了一些整车开发中应用优化设计方法的实用性结论。

盐酸预处理对生物质热解特性和热力学特性的影响

为深入探讨盐酸预处理对生物质热解特性的影响,采用热重法对比分析了酸洗前后玉米秸秆和银中杨在低升温速率(10、20、30、40、50℃/min)下的热解特性,利用分布活化能模型(DAEM)计算了热解过程的动力学参数和相应的热力学参数,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了酸洗前后生物质化学结构的变化。结果表明:生物质热解过程经历了失水、玻璃化转变、快速热解和碳化4个阶段;酸洗预处理提高了生物质热解的最大失重速率和最终失重率,减少了焦炭的产生。在转化率为20%~70%时,用DAEM模型计算得到酸洗前后玉米秸秆和银中杨热解活化能分别为218.27~340.08 kJ/mol、225.17~291.73 kJ/mol、227.35~254.76 kJ/mol、197.39~235.52 kJ/mol。盐酸酸洗预处理整体上降低了生物质热解过程中的活化能、焓变和熵变,增加了吉布斯自由能(ΔG),促进了热解反应。酸洗前后玉米秸秆和银中杨红外光谱图相似,但在相同吸收峰处存在明显的强度变化,说明酸洗预处理对不同生物质有机官能团的影响程度不同。

电动汽车全新架构前期开发中的多学科集成优化设计

提出了一种满足电动汽车(EV)各项性能要求的全新车身、底盘、动力电池框架一体化的结构集成设计方案。基于物理尺寸建立拓扑优化设计空间,采用变密度拓扑优化方法,结合等效静态载荷方法(ESL),综合考虑静、动态载荷工况,以最小加权应变能为优化目标,通过对整车拓扑优化结果的解读,找到电动车架构主要载荷路径,并进行结构集成设计及计算机辅助工程设计(CAE)仿真验证。结果表明:整车刚度、电池安装在车身上的整体模态满足设计要求;32 km/h刚性柱垂直侧面碰撞工况下电池框架未发生明显变形;架构载荷路径在满足整车布置的要求下,同时满足整车性能及电池局部性能要求,并实现系统的最优解和轻量化。

车身钣金件形貌设计优化

分析了车身钣金件加强筋的设计原理,并从静刚度、模态、应力分布及安全强度等方面全面分析了车身不同区域加强筋的优化目标。通过CAE形貌优化及参数化尺寸优化的方法找到最优的加强筋初始设计方案,在此基础上再通过详细考虑制造工艺等特点得到加强筋的最终设计方案。

虚拟实验技术在工程类专业课教学中的应用

为增强工程类专业课的“现场感”,弥补新建专业实验资源的匮乏 ,本文在汽车系本科专业课《汽车覆盖件成型技术》中应用多媒体技术开发了一系列虚拟实验和虚拟工艺过程的动画教案。实践证明 :精心设计的 CAI课件对活跃课堂气氛、提高授课质量具有明显效果。

车辆优化设计中的复杂正交试验设计

首先分析了车辆优化设计过程对试验设计的要求,之后深入研究推导了构造复杂正交试验设计矩阵的数学算法,并根据算法开发了复杂正交试验设计软件,最后介绍了应用复杂正交试验设计方法的一些车辆优化设计的成功案例。

基于头碰与结构性能的发动机罩正向优化设计

文章以某发动机罩正向开发为例,通过将头碰工况转化为静态加载的方法,结合刚度模态工况,对发动机罩进行多学科拓扑优化及概念设计。建立全参数化模型,快速设计并验证了发动机罩初始方案。自行开发的二次开发工具包实现了大样本点生成、提交计算及提取结果的自动化。运用基于试验设计与近似模型的参数优化技术,研究了影响发动机罩各项性能的关键因素,同时平衡发动机罩各项性能与重量的关系,得到优化设计方案。通过对Pareto前沿的研究,定量寻找性能之间的走势关系,并寻找性能效率的拐点,从而提高了发动机罩的正向开发能力。

基于六西格玛设计的扭力梁后桥开发

论述了扭力梁后桥的六西格玛设计,并对六西格玛设计方法在实际项目中的运用提出了个人意见。对通用汽车六西格玛设计的内容和过程进行了解释,并结合某车型扭力梁后桥的六西格玛设计项目对具体内容进行了较为详尽的描述,本项目开发的扭力梁后桥在试验样车上表现出了良好的性能,达到设计目标。

表达式法在系列产品参数化CAD中的应用

根据不同系列军用改装车辆的特殊要求,需要对方舱结构进行频繁改动。为避免CAD模型的重复建立,本文应用两类表达式实现了改装车辆的方舱结构快速设计。首先建立了原型方舱零件及其装配的参数化模型,然后定义了驱动参数及其所有零件的装配关系表达式。通过关系表达式的驱动实现了方舱结构的尺寸参数化;通过抑制表达式实现了方舱结构形式的特征参数化。讨论了参数化设计与建模的关系,提出了零件参数化的表达策略。

沈农高产新品系粳稻品质性状与粒型的关系

为了实现沈农系列超级稻品种高产和优质的结合,以沈阳农业大学水稻研究所培育的130份粳稻新品系为试材,对粳稻粒型和品质相关性状进行分析,研究粒型与加工、外观、营养和食味性状的相互关系,结果表明:供试的粳稻新品系是研究粒型和品质性状的良好材料;相关分析表明,粒宽与各品质性状相关密切,而粒长与各品质性状的相关性均未达到显著水平;适当加大粒宽有利于提高加工品质和改良营养食味品质;垩白粒率和垩白度有随粒宽增加变多的趋势,影响外观品质,但供试材料中存在部分品系长宽比较小同时垩白粒率和垩白度较少。可见提高粒宽是提高沈农系列高产新品系粳稻品质的重要方式之一。

生物炭和腐熟秸秆组配基质对水稻幼苗生长的影响

为应对我国北方粳稻育苗"取土难、难取土"等问题,配制以水稻秸秆及稻壳等稻田废弃物为材料的新型水稻育苗基质,通过对基质的理化性质分析和育苗质量检测,考察新型育苗基质替代传统育苗基质草炭土的可能性。以0%、10%、20%和30%的比例(v/v)将稻壳生物炭加入由腐熟水稻秸秆(33%、40%、50%)、珍珠岩和蛭石配制成的腐熟基质中,配制成生物炭育苗基质,分析其基础性质和对水稻幼苗生长的影响,并对水稻幼苗生长指标与基质的基础理化性质及养分特性进行相关性分析。研究结果表明:生物炭与腐熟秸秆配制的育苗基质物理性状与养分特性表现良好。随着生物炭施用量的增加,基质容重降低17.9%~29.6%,总孔隙度增加36.3%~69.9%,持水孔隙度增加110.1%~143.4%,pH增加0.40~0.57。生物炭的添加显著增加了基质的全碳含量,与不施炭处理相比增加240.1%~457.3%,全氮含量增加50.0%~96.6%,有效磷含量增加19.6%~61.4%,速效钾含量增加186.3%~383.2%。但过高生物炭和腐熟秸秆用量会使育苗基质中碱解氮含量降低,导致秧苗生长受到抑制,因此,水稻秧苗综合性状表现最好的为40%秸秆+20%生物炭处理,其除氮素养分外,其他理化性质可达到商品育苗基质(CK)水平,并且育苗效果显示秧苗茎粗、根长、植株干重分别高于CK8.6%、7.8%和5.5%,可达到市售基质的育苗效果,是良好的传统育苗基质替代产品。

北方杂交粳稻产量和产量结构分析

研究采用一套构建好的重组自交恢复系和不育系辽99A组配所得的杂交粳稻为试材,对此杂交粳稻的产量和产量构成要素性状进行测定分析,并分析了产量与各构成要素之间的关系。研究表明对于整个杂交粳稻群体来说各产量构成因素间的矛盾并不明显。杂交粳稻的产量在一定范围内与每穴有效穗数、穗粒数和结实率呈显著正相关,表现为杂交粳稻的产量随着有效穗数的增加产量迅速提高,充足的有效穗数是高产的必要因素。当穗粒数逐步提高时,产量也随着其提高而增加。同时,结实率的增加也能显著的提高产量。而千粒重的表现则与产量没有必然的联系。通过研究杂交粳稻产量构成要素与主要农艺性状之间的关系,为杂交粳稻育种提供一定的理论依据。