General Torsional Stiffness Matching of Off-road Vehicle

Increasing frame torsional stiffness of off-road vehicle will lead to the decrease of body torsional deformation, but the increase of torsional loads of frame and suspension system and the decrease of wheel adhesive weight. In severe case, a certain wheel will be out of contact with road surface. Appropriate matching of body, frame and suspension torsional stiffnesses is a difficult problem for off-road vehicle design. In this paper, these theoretically analytic models of the entire vehicle, body, frame and suspension torsional stiffness are constructed based on the geometry and mechanism of a light off-road vehicle＇s body, frame and suspension. The body and frame torsional stiffnesses can be calculated by applying body CAE method, meanwhile the suspension＇s rolling angle stiffness can be obtained by the bench test of the suspension＇s elastic elements. Through fixing the entire vehicle, using sole timber to raise wheels to simulate the road impact on a certain wheel, the entire vehicle torsional stiffness can be calculated on the geometric relation and loads of testing. Finally some appropriate matching principles of the body, frame and suspension torsional stiffness are summarized according to the test and analysis results. The conclusion can reveal the significance of the suspension torsional stiffness on off-road vehicle＇s torsion-absorbing capability. The results could serve as a reference for the design of other off-road vehicles.

扭转减振器式全地形车悬架系统设计及舒适性研究

为解决履带式全地形车辆舒适性及抗冲击性能差的问题,提出一种含弧弹簧阻尼结构的扭转减振器式悬架系统,设计了单负重轮悬架系统并开展动力学建模与舒适性分析,研究了不同工况下整车舒适性及抗冲击性能。研究发现:①单负重轮悬架系统静、动态特性参数值均在合理的范围内;相同路面车速增加时,单负重轮悬架系统车身垂向加速度和悬架动挠度均方根的相对增长率降低;路面等级、车速增加时,单负重轮悬架系统车身垂向加速度传递率(8.5%~6.5%)以较小的数值呈小幅下降趋势。②整车通过D、E级路面和极端路面时,所提悬架系统相对传统扭杆弹簧悬架系统表现出优良的舒适性和抗冲击性,验证了悬架设计方案的正确性和有效性。

扭力梁式后悬架扭转工况下横梁疲劳特性研究

基于有限元仿真,对扭力梁式后悬架扭转工况下横梁的疲劳特性进行了分析,提出了一种利用等效试样预测复杂结构零件疲劳寿命的新方法;建立了扭力梁式后悬架仿真模型,分析了横梁的应力分布规律;基于静力学分析结果,结合FB590高强钢疲劳寿命曲线、成形后横梁表面粗糙度以及表面残余应力,根据名义应力法和Gerber平均应力修正计算了横梁的疲劳寿命,并根据危险区弯曲变形程度设计了不同弯曲半径的等效试样(AR、R20和R10)进行疲劳试验和疲劳断口分析,实现了对横梁疲劳台架试验结果的有效预测。结果表明,在扭转工况下横梁疲劳危险区与应力集中区位于过渡段转角处,横梁的工况幅值-寿命曲线有效覆盖了服役情况下的所有负载情况,并得到了实际载荷谱的应力幅值参考范围;在台架试验中,R10与AR、R20等效试样交点寿命在横梁实际断裂寿命区域内,表明设计的等效试样疲劳试验可以有效表征横梁危险区的疲劳性能。

大跨度弯扭钢箱拱拉杆悬桥结构施工技术

华彩·海口湾广场项目主体结构由A,B座塔楼和C,D座裙房组成,C座裙房屋面设有大跨度弯扭钢箱拱拉杆悬桥结构,并与A,B座塔楼相连。该悬桥结构具有造型新颖、主要构件多为弧形等特点,且形式较复杂,构件截面多变,施工难度大。根据悬桥结构形式、特点与现场实际情况,对施工重难点进行分析,并研究钢格栅、拱脚节点、内拱、水平拉杆与外拱、斜拉杆与弧形悬桥关键施工技术。通过施工模拟与过程控制相结合的方式,保证工程质量与安全,缩短工期并节约成本。

广州科技图书馆结构设计要点与分析

广州科技图书馆为复杂超限高层结构,采用钢框架-偏置混凝土筒体结构。由于建筑造型需要,外圈框架柱无法贯通落地,采用“上托下吊”重载悬空结构,对该结构形式受力进行了分析。介绍了新型“抗、放”结合的疏水减压抗浮技术在超深地下室中的应用。由于结构存在扭转偏大、抗扭刚度弱等多项不规则,采用YJK、ETABS两个计算软件对结构进行了中震反应谱分析,介绍了针对扭转偏大采取的结构设计措施,补充了中震弹性时程分析,对悬挑桁架和斜柱进行了专项分析,并采用Perform-3D进行了罕遇地震动力弹塑性时程分析。结果表明采取的抗震加强措施有效,可实现预设的抗震性能目标。

汽车多连杆与扭转梁后悬架结构的共线生产应用

现有汽车制造过程中,多车型、多平台共线生产逐渐成为应用趋势。为提高汽车底盘系统装配线的柔性,结合产品结构特点及生产现场实际情况,从装配工艺、设备形式、质量保证3个方面出发,阐述了汽车多连杆与扭转梁式后悬架结构的共线生产的特点和要求,总结了2种后悬架结构共线生产的原则及措施,以便更好地适应汽车柔性化生产需求。

油气消扭悬架的试验与仿真

在ADAMS中建立了油气消扭悬架系统的机械及液压模型,进行了消扭工况仿真并将其与试验数据进行了对比分析,验证了所建油气消扭悬架系统模型的正确性。利用建立的整车模型对油气消扭悬架汽车的性能作出了预测,结果表明,消扭悬架不会破坏汽车的操纵稳定性,且在减小车身的扭矩、轮荷偏载及保证车轮与地面的良好附着方面效果明显。

液压互联消扭悬架系统研究

根据悬架约束最小化原理,提出一种液压互联消扭悬架系统,阐述了该系统的结构与原理,构建了液压互联消扭悬架系统模型及整车动力学模型,分析了各种工况下液压互联消扭悬架动态性能,设计液压互联消扭悬架原理样机,进行台架试验,仿真与试验结果基本一致。结果表明:与传统被动悬架相比,液压互联消扭悬架能有效抑制车身振动,控制了车身姿态,协调了车辆的行驶平顺性与安全性,提高了车辆极端路况的路面通过性能,消除了部分车身扭转载荷,并能实时控制车辆的转向特性。

悬索桥跨径的空气动力极限

桥梁建设已经进入了一个建造跨海大桥的新时代。在跨海大桥工程的可行性研究中存在许多技术方面的挑战 ,对于桥梁设计者来说 ,超大跨径悬索桥的气动稳定问题始终是必须十分关注的问题。本文首先研究超大跨径悬索桥的技术可行性及潜在的要求 ,然后讨论各种气动措施的性能 ,其中包括缆索系统的调整、中央开槽方案、垂直及水平稳定板以及振动控制措施等。从技术及航运要求出发 ,设计了一个接近极限跨径的主跨为5 0 0 0m的悬索桥方案 。

空间缆索自锚式悬索桥体系转换过程中受力行为的全桥模型试验研究

依据广州猎德大桥1/10比例全桥模型试验的实测数据,系统深入地研究空间缆索自锚式悬索桥体系转换过程中的非线性受力行为,揭示利用叠加原理、按照线性化计算二期恒载及活载效应的合理性,分析主缆变形、吊索索力在体系转换过程中的演变规律,阐明主缆变形、吊索索力变化规律与体系转换状态的相关性,指出吊索索力、主缆位移的弱相干性特征仅适用于加劲梁完全脱架、转换为自平衡体系后的结构状态,得出空间缆索索夹横向扭转角的量值特征与分布规律,指出此扭转角可通过预设偏角予以抵消,提出自锚式悬索桥宜按两阶段进行施工控制,探讨各阶段的施工控制目标与控制目标,为同类桥梁的设计及施工控制提供借鉴。

基于灵敏度分析的某扭力梁悬架的优化

根据材料力学原理推导出某扭力梁悬架横梁的剪切中心,结合空间解析几何变换公式,建立悬架运动学方程并对悬架结构参数进行优化,利用偏导数法分析得出悬架结构参数对悬架性能的影响程度,通过分析灵敏度,找出对K特性影响最灵敏的参数,并对其进行修改,实现悬架性能的优化。最后结合有限元模型验证了剪切中心的准确性,同时利用ADAMS软件和实验对数学模型的可靠性进行验证。

悬索桥静风扭转发散的影响因素研究

基于索-梁体系广义模型揭示了主缆系统刚度退化是导致大跨度悬索桥静风扭转发散的主要原因.研究了主缆和桥塔的变形对悬索桥刚度退化的影响.理论分析表明,主缆的竖向运动对系统的扭转刚度影响至关重要,当任何一条主缆向上的竖向位移足够大时,主缆将处于松弛状态,进而导致系统的扭转刚度急剧下降.因此,主缆竖向运动引起的刚度退化是大跨度悬索桥发生静风扭转发散的关键原因.本文的研究还表明主缆的侧向位移和两座桥塔塔顶之间沿桥轴方向的相对变位对主缆的刚度退化起延缓作用,从而提高临界竖向位移.此外,紊流对扭转发散的影响不容忽视,紊流明显降低了桥梁结构的静风扭转稳定性.本文的理论成果可以尝试性地解释西堠门大桥非线性有限元分析的数值结果.

扭转梁半独立后悬架结构强度及动态特性的有限元分析

利用有限元方法对某款乘用车扭转梁半独立后悬架进行了静力分析,获得了在各种典型工况下悬架结构强度分布规律和动态特性,对原有结构的设计薄弱环节提出了改进方向,并根据对应工况的计算数据,考察了悬架垂向刚度、侧倾刚度及车轮定位参数的瞬变特性,为悬架设计阶段精确高效地预测悬架性能提供了参数依据。

轿车扭杆式半独立后悬架动力学仿真和试验研究

结合轿车扭杆式后桥的等效刚度力学模型、后悬架非对称橡胶衬套的变形耦合特性以及减振器、螺旋弹簧的力学模型,建立轿车扭杆式半独立后悬架的等效动力学模型。对模型进行仿真分析和试验研究,通过对比表明仿真和试验的结果具有较高的一致性。

含橡胶衬套的后悬架柔性扭力梁结构优化

基于刚柔耦合多体动力学理论,利用相关有限元和多体动力学分析系统Hyper-Works及MSC.Adams,建立包含橡胶衬套且具有刚柔耦合特性的复合扭力梁式后悬架模型。施加与实际受力情况一致的边界条件,依据企业试验标准进行结构强度计算。分析结果表明该扭力梁左右两端的局部应力较大。对该处进行相应结构改进和优化,再次进行仿真计算,发现优化方案较好地改善了扭力梁的应力分布,解决了该处因局部应力过大而导致的后悬架断裂的问题。

大跨径悬索桥静风扭转发散的级数解法

首先提出一种新的求解大跨径悬索桥静风扭转发散问题的方法———三角级数法，这种方法综合考虑了静风荷载升力和升力矩共同作用的非线性影响．然后导出了所有计算公式，给出了计算流程图．该方法具有输入数据少，计算速度快，易于编程的特点．最后，以江阴长江大桥为例进行了数值计算比较．

双横臂扭杆弹簧悬架系统刚度与阻尼特性分析的新方法

按虚功原理完整导出精确分析双横臂扭杆弹簧悬架系统刚度与阻尼参数的基本公式,提出确定扭杆弹簧和减振器参数的新方法。给出按给定偏频以及相对阻尼比来确定扭杆的刚度和减振器阻尼的设计步骤,并研制出简明实用的设计计算软件。试验表明虚拟试验结果与理论计算结果基本一致。该方法已成功应用于一种新型结构线控转向四轮驱动燃料电池微型汽车的悬架系统开发。

悬索桥在紊流风场中的静风扭转发散机制

揭示悬索桥主缆系统的扭转刚度退化及静力扭转发散的机制。基于广义模型的理论分析表明,桥面的竖向运动对系统整体的扭转刚度至关重要。任何一条主缆的向上竖向运动都可能导致系统扭转刚度的急剧降低。由于竖向运动引起的刚度急剧降低是紊流场中大跨度悬索桥发生静力扭转发散的主要原因。紊流场中因系统刚度退化而引起扭转发散的机制与传统的观点不同。通过广义模型较好地解释了如果任意一条主缆丧失了刚度都将导致主缆系统扭转刚度的消失。此外,由这个机制可以得到与紊流场中悬索桥静风扭转发散有关的几个临界风速的定义,其中能导致任意一根主缆达到无应力状态时的风速Ucr3对扭转发散至关重要。西堠门大桥非线性动力有限元数值分析的结果和全桥气弹模型风洞试验的观察结果证实文章提出的基本观点。

空气弹簧悬架客车的转弯、扭转工况有限元建模方法研究

针对空气弹簧悬架系统的超静定非线性耦合承载特性,提出了一种基于载荷等效法与辅助约束法相结合的有限元建模方法;基于整车前后桥静力平衡,建立了悬架系统的超静定非线性耦合承载特性的分析方法;通过施加6个自由度的辅助位移约束消除车身刚体位移,进行某实际全承载式空气弹簧悬架客车的转弯、扭转工况的有限元分析,与传统建模方法的对比结果,验证了所提出方法的有效性。

基于应变能的三塔悬索桥静风失稳形态分析

因三塔悬索桥的中塔缺乏有效的纵向约束而对风作用敏感,为了深入研究三塔悬索桥静风失稳机理,以马鞍山长江公路大桥为背景,从应变能的角度分析该桥静风失稳形态。通过计算获得0°和3°初攻角下主缆、吊杆、主梁和桥塔等构件的应变能,并对比主梁和桥塔在失稳前、后各自由度应变能。结果表明:低风速下该桥相邻跨的位移呈相同的变化趋势,但在静风失稳临界风速下,邻跨位移出现了"分岔"现象,其静风失稳形态表现为反对称扭转与反对称竖弯的耦合;总应变能的变化规律由主缆主导,并且和初攻角有关;桥塔应变能增长主要由纵向弯曲引起;主梁应变能在侧弯、竖弯和扭转3个自由度上的分配比例关系反映了失稳后的弯扭耦合程度。