大跨梁-拱组合刚构桥船撞力和抗撞性能研究

梁-拱组合刚构桥是一种新桥型,船撞研究较少。该文以礼嘉嘉陵江大桥为工程背景,研究大跨度上承式梁-拱组合刚构桥梁的船撞力标准值和抗撞性能。首先确立了代表船型和船撞计算工况,利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元瞬态动力软件模拟了单墩模型在各工况下船桥碰撞过程,并对比了船撞力有限元仿真结果与多种经验公式计算结果。最后利用全桥模型和验算截面的极限承载力反推得到桥墩的极限抗船撞力,对桥墩的抗撞性能进行了评估。结果表明:船撞力具有很强的非线性波动特征,船艏最大撞深发生时刻滞后于最大撞击力发生时刻,船桥碰撞过程中的系统能量主要是由船舶动能转化为船艏局部变形内能;不同的船撞力经验公式的计算结果相差较大,推荐采用动力仿真模拟值;极限抗船撞力验算结果表明礼嘉嘉陵江大桥主墩的抗撞性能满足要求。

基于ANSYS/LS-DYNA的校车后防撞钢梁碰撞安全性能研究

针对近年来我国校车追尾事故多发的现状,利用ANSYS/LS-DYNA软件对某款校车防撞钢梁进行碰撞仿真分析,研究在不同速度下追尾碰撞时防撞钢梁变形的规律和特点.研究表明:该校车在低速、中速和高速3种速度情况下发生追尾碰撞,对车体乘员产生不同的冲击和影响,横梁及支架吸收了不同的能量,产生了不同程度的变形.研究结果可为校车减少后防撞钢梁盲目设计和后续优化设计提供一定的理论依据.

基于LS-DYNA的车门防撞梁碰撞仿真分析

利用有限元软件LS-DYNA,对BR1500HS高强钢车门防撞梁的侧面柱碰撞工况进行仿真,得到了车门防撞梁的变形规律,可为车门防撞梁的设计和生产提供参考。

保险杠前防撞梁材料-结构一体化轻量化设计

为了进一步实现汽车的轻量化设计,引入熔模精密铸造铝合金技术应用于汽车保险杠前防撞梁。结合熔模精密铸造工艺,对某款电动汽车保险杠前防撞梁进行材料-结构一体化设计,并以轻量化为目标,建立响应面模型进行一体化优化。试制优化后的新型前防撞梁,对比原钢制防撞梁,通过模态和碰撞试验及仿真验证其力学性能,确保新型铸铝防撞梁设计的可行性。重点说明了防撞梁优化设计、仿真和试验过程。结果表明:在保证性能的前提下,防撞梁质量减轻20.5%,达成轻量化设计目标。

基于LS-DYNA汽车前防撞梁仿真分析及其结构优化

为了满足某汽车前防撞梁轻量化的需求,采用比强度高的碳纤维增强环氧树脂复合材料(CFRP)作为主要减重方式;同时为了提高其耐撞性能,进而对其结构设计优化,使得碰撞性能符合国家标准。在保证原有防撞梁的连接方式、整体尺寸不变的前提下,依据等刚度设计方法初步确定CFRP防撞梁的截面厚度。考虑碳纤维复合材料成本、制造工艺的可行性、连接方式等因素,提出三种结构优化方案。按照国家低速正面碰撞规范,通过LS-DYNA软件对其进行低速碰撞仿真,根据仿真结果确定耐撞性能最好的方案。与原钢制保险钢相比,质量减少了74.07%,降低了材料成本,且制造工艺易实现。

钢-混组合梁桥面板-防撞护栏一体化钢模板设计分析

以嘉兴市市区快速路环线工程中某联钢-混组合梁桥施工时需要跨越某汽车4S店实例为背景,设计了桥面板-防撞护栏一体化钢模板,施工时先后作为桥面板和防撞护栏混凝土浇筑模板,可有效防止桥面坠物并保证施工安全。结合工程特点,对一体化钢模板进行了参数化设计,证实了该类型模板的适用性,得出了具有一定参考价值的结论。

吸能盒式前防撞横梁系统的碰撞吸能特性研究

前防撞横梁系统是提高整车安全性的重要部件,其中,吸能盒和横梁的结构参数直接影响车体的耐撞性能。为得到吸能盒式前防撞横梁系统的优化方案,首先,从压溃形式、初始峰值力和比吸能3个角度,研究了吸能盒截面结构对耐撞性能影响;然后,从抗弯强度和吸能值两个维度,研究了横梁截面结构对耐撞性能的影响;最后,研究了正碰和偏碰情形下,优化后吸能盒式前防撞横梁系统的耐撞性能。研究结果表明,正六边形截面具有较好的吸能效果;“目”字形截面横梁抗弯强度高且吸能效果好;新型吸能盒式前防撞横梁系统相较于传统系统而言,在正碰和偏碰情形下,吸能值分别提高了11.5%和31.6%,侵入量分别降低了53.2%和38.4%。这为优化防撞梁系统安全性能的研究提供了支持。

铝合金W型防撞梁超低温冲压仿真与实验研究

以预时效态7075铝合金为实验材料,采用热传导和热力耦合分析建立了包括模具液氮制冷、板料液氮喷淋和冲压成形的W型防撞梁超低温冲压仿真流程,使用温度相关的材料本构以及分区网格划分方法建立了有限元数值模型,并进行了超低温冲压实验验证。搭建了超低温界面热传导系数测试平台,采用反传热法求解得到了超低温界面热传导系数。结果表明,随着温度的降低,超低温界面热传导系数增大,温度为-165℃时超低温界面热传导系数为2 kW·m^(-2)·℃^(-1)。在模具液氮制冷后,下模具表面的最低温度为-58.5℃,整体预测误差小于5.2%。在板料液氮喷淋后,预测的板料中部区域温度为-163.5℃,接近实验测试温度-160℃。W型防撞梁的特征小圆角过渡区为关键变形区,该区域的成形温度需低于-150℃,以保证成形性能。

碳纤维复合材料车门防撞梁多尺度高效变形模拟及实验验证

以碳纤维复合材料车门防撞梁为例,开发了一种面向工程零部件的多尺度高效变形模拟技术,建立了自洽聚类分析方法及多尺度渐进损伤本构模型,通过多尺度单元与唯象单元混合建模,有效降低了模型的求解成本,通过将有限的计算资源分配在恰当的位置,结果表明计算资源的利用效率得到显著提升,实现了工程零部件损伤行为的高效预测,实际计算时间缩短至原来的1/4。对三点弯状态下复合材料防撞梁的宏微观渐进损伤过程进行了分析。基于真空袋成形工艺进行了防撞梁样件试制以及三点弯破坏实验,验证了仿真结果的准确性。

基于GISSMO失效准则的1500 MPa热成形钢断裂失效模型分析

以CR1000/1500HS为研究对象,基于GISSMO断裂失效准则,设计表征不同失效形式的5种测试试样;基于万能拉伸试验机和DIC测试系统,获取不同试样拉伸过程的力-位移曲线和断裂时刻的极限塑性应变;基于LS-DYNA搭建各失效试样的仿真分析模型,提取各试样断裂区域的应力三轴度;拟合获得断裂失效曲线和塑性失稳曲线,迭代获取其他模型参数;采用车门防撞梁动态三点弯曲冲击试验和仿真模型对承载特性进行分析;对比GISSMO失效模型、传统应变失效模型与试验测试的力-位移曲线差异,以验证失效模型的准确性。结果表明:Swift和Hockett-Sherby混合硬化模型可准确描述材料的塑性变形行为,关键参数误差小于5%;GISSMO失效模型获得的车门防撞梁承载特性关键参数和承载力-位移曲线与试验测试结果保持一致,误差低于5%;而采用传统应变失效准则获得的结果误差较大,最大位移的误差达到30%;表明基于GISSMO失效准则的材料模型可以准确表征CR1000/1500HS的塑性变形行为及断裂失效行为。

钢筋混凝土T梁桥性能提升设计与实践

钢筋混凝土T梁桥作为一种成熟的桥型大量应用于我国公路建设中,经过多年运营,73版钢筋混凝土T梁出现了裂缝、横向联系性能减弱等问题,且旧护栏不具备防撞能力,文章分析了病害产生的原因,并通过增设钢悬臂和钢护栏、横向联系铰接改刚接、粘贴钢板和槽钢等措施提升桥梁护栏防撞性能、横向整体性能、主梁强度和刚度,实施效果良好。

开口防撞梁辊弧后端头收张口研究

针对开口防撞梁辊弧后端头收张口问题,采用仿真和实验方法进行了研究。选取3种典型开口防撞梁进行分析,通过分析截形角度和匹配角度对收张口的影响得出辊弧后收张口的变化规律;通过对断面应力分析得出辊弧后收张口的原因并提出了改善措施;通过分析反弯措施对收张口的影响,得出了布局角度对收张口的影响规律,并通过实验进行了验证;通过4种反挤压变形方案对收张口进行了分析,并经方案改进后得出最优工况。结果表明:起弧轮布局角度一定时,截形角度越大,立筋刚度越小,收张口差值随截形角度的增大而减小;辊弧后产生收张口现象是由辊弧时工件内部产生的剪应力造成的,剪应力是由起弧轮高度差引起的;调整起弧轮布局角度形成反弯可消除部分内应力,减小收张口差值;反挤压变形可减小收张口差值,采用5个整形轮时结构最优;内推轮内推2 mm时辊弧后防撞梁一致性较好,但同时带来法兰边翘曲的不良影响。

热塑性复合材料防撞梁模压成型工艺研究

通过对某型号不锈钢防撞梁结构进行热塑性碳纤维/聚苯硫醚(CF/PPS)复合材料铺层和受力分析,利用热压罐成型工艺制备热塑性复合材料层合板,最后采用机械臂自动化转移和热模压成型工艺,研究了CF/PPS料片加热软化制备防撞梁零件的可行性。另外,对热塑性复合材料防撞梁零件进行了测试,结果表明:热塑性复合材料防撞梁外观质量良好,无明显缺陷以及纤维紊乱等现象;平均厚度为2.867 mm;单件防撞梁零件平均质量为462.4 g,比原来不锈钢零件质量减轻约51.3%;孔隙率平均值为1.20%;热塑性复合材料防撞梁零件耐环境性能良好;三点弯力学性能试验与仿真结果偏差为4%;热塑性复合材料防撞梁产品生产效率为10件/h。

钢管桩防撞墩设计及参数分析

为了预防因船撞事故对已建成桥梁造成损伤,以大石大桥为背景,对该桥进行了钢管桩独立防撞墩的设计并采用midas Civil有限元软件对其承载力进行验证分析。在此基础上,研究了桩间距、钢管壁厚、系梁尺寸以及系梁数量等参数对防撞墩的抗撞性能影响。结果表明:所设计的独立防撞墩满足防撞能力要求;桩间距的提升可以提高结构的弯曲变形性能;结构的受力性能受钢管壁厚影响明显,随着壁厚的增大,结构的能需比能提高34%;系梁的尺寸以及数量的增加能改善结构的整体受力,系梁的应力随着尺寸增大及数量增加而大幅度减小,其中系梁的尺寸影响更大。

人工时效制度及停放时间对防撞梁用7003铝合金性能的影响

通过对7003铝合金型材进行不同温度、不同时间的加热时效,最终得到最适宜的人工时效制度,即105℃×8 h+145℃×12 h。通过对比不同停放时间下的7003铝合金型材力学性能检测结果,可以知道在铝型材挤压完成后需尽快转序进行深加工,以降低加工难度,避免产生拉弯开裂、橘皮等缺陷。

低速碰撞下防撞梁的冲击响应分析

低速碰撞工况下防撞梁冲击响应的分析对于改善汽车防撞梁的安全性能具有重要意义。文章以某款汽车防撞梁为研究对象,对其开展了落锤试验,从碰撞力、侵入量以及吸能特性等几个方面对试验结果进行分析。结果发现该防撞梁至少吸收了六成的能量,且未发生断裂,能够起到较好的吸能作用。此外,还总结了性能参数之间的影响规律,即侵入量增加,碰撞力增加,能量增加;侵入量减小,碰撞力减小,能量减小,为后期防撞梁系统的设计与改进提供一定的数据指导。

乘用车铝合金防撞梁设计

以某乘用车铝合金前防撞梁总成为例,在保证重量相近的前提下,对不同截面的主梁和吸能盒进行分析得到单件结构的性能;根据单件结构的性能组合成6组不同的前防撞梁总成,并对其进行CAE分析得到最优的结构组合。结果表明:“目”字形截面主梁的结构最优;“八边形加筋”截面吸能盒的结构最优。三点弯曲工况下,“目”字形截面主梁+“八边形加筋”截面吸能盒的组合方式最优;压溃工况下,吸能值最优组合为“目”字形截面主梁+“八边形加筋”截面吸能盒,支反力最优组合为“日”字形截面主梁+“十”字形截面吸能盒。

汽车防撞梁超高强钢热成形工艺研究

采用数值模拟与试验相结合的方法研究了防撞梁热冲压成形工艺。根据BR1500HS材料特性,通过数值模拟优化工艺参数,建立了冲压力与初始成形温度和冲压速度的关系模型,指出了冲压力变化趋势,并通过防撞梁热冲压试验验证了冲压力模型的可靠性。零件性能测试结果显示,热冲压件的厚度和硬度分布较为均匀:平均硬度为47.6HRC,最大减薄率为17%,零件抗拉强度达到1545MPa,最大残余应力只有抗拉强度的20%左右,回弹较小,组织为均匀板条状马氏体。

泡沫铝填充结构防撞梁耐撞性仿真研究

以某小型轿车车门的空管防撞梁为研究对象,依据该车门防撞梁结构设计出泡沫铝填充防撞梁结构,应用有限元HYPERGRAPH软件分别对原型防撞梁及泡沫铝填充防撞梁进行静载、动载作用下应力-应变响应情况和吸能性进行模拟仿真,并对其分析结果进行比较。结果表明,泡沫铝填充结构防撞梁相比原型防撞梁屈服力大,吸能性高,在提高汽车的安全性方面具有明显优势。

泡沫铝填充结构汽车车门防撞梁仿真

为提高汽车侧碰安全性,利用泡沫铝的吸能特性,将泡沫铝填充到汽车车门的防撞梁中,设计一种新型填充结构防撞梁以提高汽车在侧面碰撞中的吸能特性.首先,以Hypemesh为前处理器,以LS-DYNA为求解器对传统结构防撞梁及所设计的新型防撞梁组成的两种车门部件的碰撞特性分别进行仿真分析,得出两种车门部件与刚性柱侧碰时车门和防撞梁变形图、应力云图以及入侵速度-时间曲线.然后对仿真结果进行比较分析.结果表明,与传统结构防撞梁相比,泡沫铝填充结构防撞梁具有更高的吸能特性.