基于内聚力模型的汽车玻璃冲击破坏仿真研究

双线性固有内聚力模型能有效描述脆性材料裂纹萌生与扩展响应,基于此建立夹层玻璃板四面体单元有限元模型,采用有限元软件LS-DYNA仿真冲击子破坏玻璃板过程。冲击子加速度和玻璃板裂纹形式与试验结果一致,验证了内聚力模型的有效性。进行玻璃与PVB粘结失效模拟方法分析,比较内聚力模型方法与绑定接触方法的区别,结果表明:2种方法对应的冲击子加速度历程结果相近,前者更适用于仿真描述夹层玻璃板开裂剥离现象。

汽车碰撞关键件非线性拓扑优化设计

由于汽车碰撞安全法规的升级以及轻量化的需求,对汽车碰撞关键件的优化提出了更高的要求。基于混合元胞自动机法,给出了汽车开发详细设计阶段在复杂工况下实现非线性拓扑优化的流程。首先,将整车模型根据工况特点简化为等效模型;然后,基于等效模型开展非线性拓扑优化设计;最后,将等效模型优化结果应用于整车模型中进行验证,完成轻量化设计,其中,对于侧面柱碰撞工况动力电池的防护,以门槛梁为优化对象,在原有优化结果的基础上通过设计使重量减小了12%。针对《中国保险汽车安全指数测试评价规程》(2023版征求意见稿)中侧面碰撞工况后的车门侵入过大问题,采用非线性拓扑优化对C柱钣金进行设计,使重量减小了13%。

准PR的复合控制技术在光伏并网逆变器中的应用

提出一种基于准比例谐振控制和重复控制相结合的三相光伏并网逆变器复合控制策略。在两相静止坐标系下,实现交流量的无静差控制,同时有效抑制输出电流中的周期性扰动,优化输出电流波形,避免多谐振控制策略中的相位滞后及谐振控制器之间相互影响等问题。在一台17 k W光伏并网逆变器样机上进行实验验证,结果表明该控制策略能有效抵抗周期性电网扰动,实现逆变器无静差稳定运行。

双闭环正交相量锁相法的电网频率跟踪技术

在分析传统基于旋转坐标变换单相锁相环(single-phase locked loop,SPLL)原理的基础上,针对单相瞬时无功锁相法的正交相量模块,提出一种基于双闭环结构的正交相量的产生方法和瞬时无功锁相技术,对比分析二阶通用积分器构建正交相量的方法和基于双闭环产生正交向量方法的数学特性。通过仿真证明,基于两种不同正交向量产生方法的锁相锁频技术,基于双闭环结构的正交相量的瞬时无功锁频锁相技术能较好地解决电网电压幅值变化、电网电压相位变化、电网电压频率变化、电网电压含有谐波时对锁相的影响,该新型锁相法能够很好的跟踪电网频率,保证逆变器的稳定性。

面向小偏置碰的轮毂断裂模拟研究

为准确地模拟轮毂的碰撞断裂失效行为,开展了AlSi7(铸铝)材料的断裂力学试验,基于CrachFEM失效准则研究了材料特性参数拟合方法。根据轮毂的准静态和动态试验与仿真对比分析,提出了适用于轮毂断裂模拟的有限元建模规则和材料失效参数调整方法,使轮毂碰撞断裂模式的仿真结果更贴合试验结果。研究结果表明:利用所提建模规则与方法显著提高了碰撞模拟的失效预测精度,可为小偏置碰的安全性能开发提供有效的虚拟仿真评估手段。

考虑焊接热影响区的DP590高强钢焊点碰撞失效模拟

通过焊点撕裂试验(搭接拉剪、剥离拉伸和KS-II拉伸),研究了DP590高强钢焊点在不同受力条件下的碰撞失效力学响应;提出了考虑弯矩传递和焊接热影响区的焊点建模方法,基于DP590钢的CrachFEM材料模型,通过焊点撕裂试验结果与仿真结果对标,获得了热影响区CrachFEM材料模型的修正系数,通过子系统三点弯曲压溃试验,对仿真结果进行验证。结果表明:焊点试样均在热影响区发生撕裂;子系统试验得到的力-位移曲线与仿真结果具有较好的一致性,仿真和试验获得的失效载荷相对误差在1%以内,说明提出的焊点失效模拟方法可以较准确地预测DP590高强钢焊点的碰撞失效行为。

石油企业含油污泥合规处置分析与对策

随着当前我国社会经济的不断发展和进步,我国的石油企业也得到了相应的发展和提升,但是石油企业的迅速发展也对环境产生了一定的影响,相关部门一定要予以重视。石油企业中含油污泥属于危险类的废弃物,含油污泥内部的油分不能直接吸收,还会对环境和人体造成不同程度上的影响,因此,实现石油污泥的合规处理是当前亟待解决的问题。

基于静态冲击的WorldSID与ES-2假人特性对比研究

基于新的侧面碰撞假人World SID与ES-2假人结构上的不同,为进一步研究两种假人在性能上的差异,采用静态冲击的方法对两种假人的肩部、胸部、腹部及盆骨的响应特性进行了对比分析。结果表明,World SID假人整体上的刚度比ES-2假人的刚度低。主要体现在当假人在y向承受相同的冲击时,World SID假人受力更低,加速度更低,肋骨位移更大。在承受45°斜角冲击时,World SID假人的胸部肋骨与ES-2假人胸部肋骨表现出明显不同的特性,该工况下World SID假人肋骨位移比ES-2假人的肋骨位移小。

设计空间差别处理优化方法及其在汽车轻量化设计中的应用

提出了一种设计空间差别处理方法,改进了传统的设计空间移除方法会移除全局最优的弱点。首先应用昂贵点构建一个逐渐缩小的重点空间,同时将在设计空间移除方法中被删除的空间定义为其他空间,然后每次迭代都应用二阶多项式响应面(QF)同时搜索这两类空间,并分别从中选取数目不同的新的昂贵点参与QF的更新和重建。该方法采用在其他空间中选择少量新的昂贵点来代替移除空间,有效地避免了局部最优的陷阱。多个标准函数算例的验证表明,新的方法具有较高的精度和效率。将该方法应用于某款车的后车架轻量化设计中,经过优化,后车架系统的质量减小了7.67kg,即整个系统质量减小了10.4%,且其刚度性能得到提高。与以前提出的混合自适应元模型方法相比,新方法的精度和效率都有显著提高。

冲压工艺对钢板力学性能的影响和仿真应用研究

为了明确零部件在冲压工艺过程中导致的力学性能改变对碰撞安全性能的影响,提高整车仿真精度,研究了GC420LA高强钢零部件与原始板材之间的性能差异。分别针对原始板材试样与零部件试样进行了准静态和中应变率拉伸试验,分析了工艺影响的应变率效应,并基于以上结果提出了一种板材力学性能的工艺影响修正方法。利用该方法分别对材料级别试验工况和吸能盒碰撞工况模型进行仿真,结果仿真与试验对标都达到了90%以上的精度,验证了该方法可以有效应用于整车碰撞仿真,在减少试验的前提下提高碰撞仿真精度。

后排女性假人下潜控制设计方法研究

为了控制后排女性乘员下潜现象的发生,避免设计验证阶段出现重复设计,根据设计变更难易程度将下潜影响因素分为不可变因素和可变因素,提出了概念阶段优化不可变因素和设计验证阶段优化可变因素相结合的防下潜设计方法。结合某平台车型,对安全带点位和防下潜结构位置等不可变因素进行了分析,结果表明安全带点位和防下潜结构位置对下潜影响大,基于分析结果提出了不可变因素量化的设计要求。基于优化好的不可变因素,对防下潜结构的强度、安全带配置等可变因素进行了定性分析,结果表明防下潜结构强度、安全带配置对下潜影响大,并提出了可变因素设计要求。在整车项目开发中对6种设计要求分别进行了整车试验验证,下潜问题得到解决。

基于ABAQUS的汽车座椅安全带固定点强度分析

建立汽车白车身、座椅以及安全带系统的有限元模型,应用ABAQUS软件的Explicit求解模块,完成某轿车后排座椅安全带固定点强度仿真分析,并进行相关试验。试验结果证明了仿真分析的有效性。该方法可为类似的一些规模较大的、隐式积分收敛比较困难的准静态强度分析提供参考。

一种平台化小偏置碰撞结构优化设计方法

基于避能结构设计理念,设计了以环形吸能结构(Energy Absorbing Ring)为代表的传力吸能结构,通过对某SUV进行碰撞区域划分,设计正交试验,利用仿真计算结果建立了高精度响应面模型,得到不同碰撞区域的传力分布及吸能匹配的优化方案,并进行正面碰撞工况仿真验证。结合平台化开发特征,对与该SUV同平台的MPV车型进行了结构改进,获得了满足目标要求的仿真结果,利用响应面模型获得的车体结构变形与实际仿真结果误差为11%,验证了响应面模型的准确性。基于以上优化过程,总结获得了一种"控制不同碰撞区域传力吸能"的平台化小偏置碰撞结构优化设计方法及流程。

基于关联性量化的碰撞安全性能正向设计

基于美国新车评价规程(US-NCAP)研究了碰撞减速度波形与乘员损伤的量化关系,建立了标准约束系统仿真模型,以一阶加速度G1、二阶加速度G2、动态位移D为车体结构设计指标,胸部压缩量为乘员损伤指标,分析获得了不同结构下乘员损伤指标变化规律:D不变的情况下,当G1≤22g时,G1每增加1g,胸部压缩量降低2 mm,当G1>22g时,其对胸部压缩量影响较小;G1不变时,D每增加10 mm,胸部压缩量降低1 mm。以量化关系预测为基准,在某车型胸部压缩量优化过程中对量化关系进行了验证,结果表明,该模型预测精度为98%。

基于均衡支撑的小腿保护理念

为了实现碰撞发生时对驾驶员小腿的较优保护,提出了均衡支撑小腿的保护理念。根据该保护理念,提出了脚跟支撑设计和油门踏板基座加宽设计两种方案。结合某两款车型开发过程中的驾驶员右脚受伤严重问题,基于完成小腿损伤对标的整车有限元模型,对比了两种方案的保护效果,并实现了两种方案的量产设计及整车试验验证。结果表明,基于整车有限元模型的小腿损伤模拟精度可达90%,脚跟支撑设计对驾驶员右脚形式一和形式二伤害改善幅度为36%和39%,油门踏板加宽设计对驾驶员右脚形式三伤害改善幅度为69%。该两款车型在2015版C-NCAP评价中小腿得分率在90%以上,基于均衡支撑保护理念的方案可以较好地解决碰撞中的小腿受伤问题。为了更好地指导概念设计,基于均衡设计理念提出了满足驾驶员右脚保护的地毯和油门踏板设计要求。

基于行人腿部保护的车辆前端结构改进研究

针对某轿车车型柔性腿内侧韧带伸长量超标,不满足2018版C-NCAP开发要求,建立车辆与行人腿部碰撞分析模型,通过分析仿真动画和曲线,并结合腿型主要支撑位置的受力情况,对该车型前端结构进行了优化改进,经试验验证优化后小腿区域试验可达到满分,满足开发目标。

基于OLC拐点的车体结构较优设计

基于OLC理论,研究了正面碰撞中车体结构设计与乘员损伤的关联性。基于56 km/h正面刚性壁障(Frontal Rigid Barrier,FRB)碰撞工况,通过二阶波简化得到一阶加速度a_1、二阶加速度a2、动态位移D三个车体结构设计指标。分析了不同车体结构设计指标与OLC的关系,发现在D不变的情况下,当a_1≤215.82 m/s^(2)时,随着a_1的增加,OLC呈现降低的趋势;当a_1> 215.82 m/s^(2)时,OLC呈现增加的趋势,OLC存在明显"拐点";a_1不变的情况下,OLC随着D的降低呈现降低趋势。基于对标模型分析了不同车体结构设计指标下的乘员损伤,发现乘员损伤与OLC的变化趋势保持一致,同样存在"拐点现象"。采用线性拟合,乘员损伤与OLC的决定系数R~2为0.95。为验证"拐点现象"的普适性,继续研究了50 km/h FRB碰撞工况下的现象,得到同样结论。研究结果指导了某款车型的车体结构设计。

防下潜分析的有限元建模方法研究

为提升防下潜仿真分析的精度,从建模的角度对仿真分析方法进行了探讨,对安全带的两种建模方式进行了对比分析。结果表明,普通的混合式建模方法在防下潜分析中具有一定的局限性,全二维壳单元的安全带建模方法能够避免仿真分析中的假性自锁,提升仿真的可靠性。同时,对正面碰撞中车体转动趋势对假人下潜的影响进行了分析,从下潜工况中假人的受力与转动的关系上论述了通用滑台试验对下潜现象模拟的局限性,表明车体转动效应增加了假人相对车体的转动,从而加剧下潜的发生,在仿真中应考虑车体的转动对防下潜分析的影响。

基于弯扭刚度的某轿车车身梁结构灵敏度分析

讨论车身梁结构灵敏度分析对整车性能控制的重要性;简要介绍结构灵敏度知识;描述有限元参数化模型的建立过程;详细研究灵敏度分析结果;确定对弯扭刚度影响较大的梁及其截面属性。

轿车侧面柱碰撞乘员损伤机理仿真(续2)

4约束系统对乘员损伤的影响4.1安全带对乘员损伤的影响图8示出侧面柱碰撞中安全带仿真分析模型。基于图2,文章研究了安全带对乘员损伤的影响,如图9所示。从图9可以发现,在有安全带的作用下,乘员损伤整体降低;对乘员胸部上肋骨影响最大,压缩量从57mm降低到52mm,降低幅度为8.8%。可以认为安全带对乘员损伤有一定影响,但影响较小。