可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的试验与仿真研究

介绍了可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的工作原理。针对某量产车型的前部结构设计制造了该碰撞缓冲吸能装置的样件,完成了样车的结构和控制系统的改装。建立了吸能装置的有限元模型,研究了其在正面碰撞时的响应特性。同时,采用台车碰撞试验的方法,研究了该装置在伸出及缩回状态下的高低速碰撞性能。仿真和试验研究结果表明,该碰撞缓冲吸能装置在伸出状态下能有效增加车辆的碰撞缓冲吸能空间,从而改善碰撞吸能过程,更好地保护车内乘员。在缩回状态下,该装置不会对原车型造成不利影响。

乘用车-货车追尾碰撞事故分析及其试验与仿真研究

对湖南省内高速公路追尾碰撞事故案例进行了统计分析;对高速公路上货车安装后下部防护架的情况进行了道路抽样测量,结果表明现有后防护装置约三分之二不符合法规要求,易发生钻入碰撞,造成乘用车乘员的严重伤亡。开展了槽钢、矩形钢管和钢板折弯三种结构后防护装置的实车追尾碰撞试验,建立了乘用车-货车和刚性MB追尾碰撞有限元模型,进行了不同车速和不同离地高度下的动态仿真计算。研究表明,现有的后防护架结构整体刚度设计不合理,GB 11567.2-2001不能完全满足目前的道路运行条件,应该开展相应的修订研究工作。

非圆截面弹体侵彻混凝土靶试验与仿真研究

为研究非圆截面弹体对混凝土靶的侵彻问题,利用30 mm滑膛炮发射平台,开展圆截面、椭圆截面和矩形截面弹体在(400～1 000)m/s速度范围内垂直侵彻混凝土试验研究,得到有效的侵彻深度数据,分析弹体动态响应及靶体的破坏特征,验证非圆截面弹体在一定条件下的相对侵彻优势。基于LS-DYNA动力学软件,建立3种不同截面类型弹体侵彻混凝土有限元模型,研究弹体侵彻过载、开坑大小和弹体抗弯强度等问题。结果表明:相对于圆截面弹体,两种非圆截面弹体的侵彻深度均有提升;由于弹体截面形状的改变,造成混凝土受力状态和破坏机理的变化是非圆截面弹体侵深提高的原因。

乘用车轮胎动态冲击的试验与仿真分析

乘用车整车碰撞仿真分析中,轮胎仿真精度影响轮胎的变形、姿态及车体响应。为提升轮胎的仿真精度,该文设计了乘用车轮胎动态冲击试验系统。采用实体与壳单元结合的轮胎建模方法,通过Hypermesh建立动态冲击试验有限元模型,使用LS-Dyna仿真分析,并与试验对标。用GB/T20072-2006中规定的台车,以10 km/h的速度对轮胎进行2次冲击对比试验。同时验证了对标轮胎模型对整车碰撞的影响。结果表明:仿真中轮胎变形及冲击特性、台车加速度与试验一致。应用于整车碰撞中,轮胎姿态、A柱变形、B柱加速度与试验一致。因而,乘用车轮胎动态冲击试验系统设计有效。轮胎建模方法合理。

带有换热器的吹除管路系统试验与仿真研究

为了对工程设计提供理论指导,分析了管路吹除系统各环节的换热机理,根据原螺旋管式换热器的试验数据,对AMESim软件建立的换热器模型进行修正和验证,结合管路吹除系统的试验数据建立整个吹除系统的数值计算模型,对带有换热器的管路吹除系统的换热特性进行优化设计。结果表明:换热器螺旋管的长度相同时可以使气体在换热器出口温度均匀,减小不同温度的气体混合带来的热损失。调节水温和增强吹除管路系统中管段的绝热性可以使吹除管路系统满足要求。

碳纤维复合材料滑动舱门刚度试验与仿真分析

通过有限元仿真和试验的方法研究了碳纤维复合材料滑动舱门的刚度,对滑动舱门在气动载荷作用下的计算与测量变形值进行了对比分析。结果表明:试验及仿真两种方法测得的复合材料舱门的变形量随着载荷的增加都呈线性变化趋势,两种方法得到的位移值很相近,位移实测最大、最小值分别为13.98 mm、2.26 mm,误差为14.2%,理论计算值分别为12 mm、2.19 mm,误差为3.1%。验证了仿真分析方法及试验方法的合理性。不同位置内外面板高度的不同对舱门的刚度有显著影响,其原因是高度的差异影响了舱门抗弯承载能力,而舱门主要受面外载荷,因此舱门刚度取决于其抗弯承载能力。

发动机进气系统消声量试验与仿真分析

以某非增压发动机的进气系统为研究对象,简介进气系统的主要声学设计方法,并对变更前后的进气系统消声量进行试验,采用声学有限元法进行仿真分析。试验和仿真结果表明,两套进气系统的消声量水平总体相当,仿真分析可以反映出不同频率段的差异和趋势,且与试验结果是相似的;在中低频率范围,仿真与试验的峰值频率对应较好。

基于传递路径试验与仿真分析的车内噪声优化

车内噪声的控制水平直接反映了整车NVH性能,在整车开发的不同阶段,针对车内噪声有不同的分析诊断方法。对已处在样车阶段的车内噪声问题,文章提出了一种基于传递路径试验与仿真分析的优化方法:针对某微型车车内加速轰鸣声大的问题,运用该方法成功确定了主要问题为传动系激励,通过传动轴安装点传递到车身而产生,最后通过仿真优化与试验相结合的方式成功解决了问题。

电动汽车高压线束力学试验与仿真分析

在电动汽车整车碰撞仿真分析中,高压线束的仿真精度影响电安全的判定。基于高压线束存在的失效模式及仿真精度的提升,该文设计了高压线束交叉挤压、棱边挤压及剪切等3种试验方法,并选取25mm2截面的高压线束进行试验研究。采用等效实体建模方法,通过Hypermesh建立了高压线束有限元模型,对等效材料曲线进行拟合,使用LS-Dyna仿真分析,并与试验对标。结果表明:高压线束在仿真与试验中的变形、破损情况及力和位移的响应曲线基本一致,拟合的等效绝缘层和导体的材料曲线能有效表征其相关特性。因而,高压线束建模方法合理,能应用于整车碰撞分析中电安全的风险评估。

弧边负泊松比结构试验与应用研究

以某弧边负泊松比结构为研究对象,进行静态压缩试验,对比分析试验与仿真的变形及载荷数据,试验与仿真承载力峰值误差小,整体变形形式一致,模型可靠。基于该结构建立填充芯,填充于某小型电动汽车前端结构,进行正面碰撞应用研究。通过B柱加速度、吸能量、前端压溃量、驾驶室侵入量等参数对比分析该负泊松比结构在纵梁前端、后端两种填充方式的差异;比较其与传统结构在后填充方式下耐碰撞效果的优劣。结果表明,纵梁后填充方式较前填充方式具有更加优越的耐撞应用效果,弧边负泊松比结构后端填充后,较传统结构可以在得到较低的加速度峰值的同时具有更少的驾驶室侵入量。

基于控制律重组的汽车半主动悬架容错控制与试验

基于控制律重组思想提出了一种汽车半主动悬架主动容错控制方法。建立了2自由度1／4车半主动悬架和故障悬架模型。通过设计鲁棒观测器，获得输出残差信息，实现半主动悬架故障检测和悬架作动器故障增益在线诊断。在LQG控制器和在线诊断基础上，基于控制律重组调整LQG控制律设计容错控制器，实现故障悬架主动容错控制。Matlab／Simulink仿真及台架试验结果表明，基于控制律重组的主动容错控制能使汽车故障悬架舒适性指标经0．5—2．0s滞后迅速恢复至与无故障状态时半主动悬架性能相接近水平，消除了作动器故障影响，提高了悬架控制可靠性。

越野车油气悬架的建模与试验研究

在考虑沿程压力损失、局部压力损失和活塞杆与密封装置间的动摩擦等情况下,建立了某越野车用油气悬架非线性模型。通过仿真,研究阻尼阀系的参数对油气悬架阻尼特性的影响。结果表明,在其他参数不变的情况下,可通过更换具有不同锥角的阀芯,方便地获得不同的阻尼特性。仿真结果与试验数据基本吻合,验证了所建油气悬架数学模型的正确性。

客车座椅脚架试验及轻量化分析

为了解决客车座椅脚架轻量化问题,对座椅脚架3个主要组件从材料和厚度方面提出5种不同改进方案。利用有限元软件Hyper Works和三维显式分析软件Ls-dyna建立座椅有限元试验仿真模型,并对其进行静强度模拟分析,以成本和轻量化程度为评价指标来评估各个方案。结果表明:座椅有限元仿真模型是有效的,方案五在脚架成本增加2.8%的情况下减重达到31.7%,轻量化效果明显。

特定车速下长头重卡驾驶室异常振动分析

针对某长头重卡以90 km/h的速度在良好路面行驶过程中出现的驾驶室侧围异常振动现象展开研究。在故障分析和道路试验的基础上,基于PolyLSCF参数识别法对驾驶室白车身进行模态测试,建立驾驶室白车身有限元模型。通过试验与分析相结合的方法,分析外界激励对驾驶室振动的影响,掌握长头车驾驶室的振动特性,找到驾驶室异常振动的原因。研究结果表明:该长头重卡驾驶室侧围刚度较弱,局部模态复杂,模态特性与平头车驾驶室有所不同,特定速度下车轮激励的倍频与驾驶室1阶扭转频率相近。针对驾驶室异常振动问题,提出了结构优化方案,并通过仿真验证了优化措施的有效性。

混合型缓冲耗能装置研究

利用理论分析、实验和数值方法研究了一款缓冲吸能装置在准静态条件下的吸能特性。通过准静态加载实验,确定了单个和多个缓冲器串联时的载荷位移曲线、压溃载荷及耗散的能量。通过数值方法验证了理论假设的正确性,得到了摩擦耗散能量和塑性变形耗散能量的具体数值。该装置结构简单、体积小,吸收的能量高,其载荷位移曲线具有较长的平台段,压溃载荷幅值高且平稳,可使保护对象得到有效防护。

航天器空间碎片被动防护技术研究的总体构思

空间碎片防护问题是一项大型系统工程技术,国际上已研究几十年,并成功用于近地轨道大型航天器尤其是载人航天器的防护设计。本文根据国际发展和国内需求,对我国开展空间碎片被动防护技术研究进行了全面系统的综合评述。专题研究的总体构思主要包括:内涵、目的和目标;国内外发展状况和技术关键;指导原则和发展目标;核心技术和主要内容;技术途径和实施建议。

公路隧道非对称配光照明质量分析

利用灯具光强在道路纵断面上非对称配光,形成顺、逆光照明和对称照明3种照明类型,以探讨非对称配光在公路隧道中的照明质量问题。研究采用足尺试验与数值仿真相互对比的方法,对3种照明类型在水泥混凝土和沥青混凝土路面上的照明效能进行分析,其中主要照明质量评价指标为路面平均亮度、平均照度、均匀度、STV和TI。研究工况表明:隧道路面为水泥混凝土时,3种照明类型下相差较小,平均亮度相互差值不超过各自值的4.74%,平均照度相互差值不超过各自值的10.2%,均匀度相互差值不超过各自值的5.26%。隧道路面为沥青混凝土时,逆光照明路面平均亮度相比顺光照明和对称照明分别增益了96%和46%;逆光照明时小目标可见度分别是顺光照明的2.6倍和对称照明的1.8倍;逆光照明时阈值增量较高,但仍在可接受的范围内,中间段照明不会对驾驶安全造成较大的负面影响。

双向切换电磁阀复位特性的优化设计

双向切换电磁阀广泛应用于运载型地面供气系统,阀位直接影响供气系统的压力变化。利用试验和仿真方法对双向切换电磁阀进行了研究,发现在先放气后断电再供气时,常闭侧存在窜气现象,通过在常闭侧背压腔增加复位弹簧的方式对结构进行了优化。结果表明:在常闭侧背压腔增加复位弹簧可以有效避免复杂工况下的窜气现象,常闭侧窜气量随着复位弹簧力的增加而减少。通过试验和仿真方法可以优化电磁阀的动态特性,对双向切换电磁阀的产品设计具有指导意义。

基于有限元法儿童座椅包装件的跌落优化分析

目的通过对儿童安全座椅整体包装件开展优化设计,提高包装件的防护性能,避免座椅在物流运输过程中造成的外观性、功能性损坏,以节约生产成本。方法利用有限元方法建立座椅和包装件有限元模型,并开展不同工况下的仿真分析。通过测试产品物理性能,验证模型的有效性。基于跌落仿真和试验结果,从包装设计和座椅结构两方面提出优化方案,并结合优化结果确定最佳方案。结果跌落仿真与试验结果一致,且不同工况下座椅椅背受损的情况较多,将其确定为主要研究对象。对此提出的包装优化方案保护性能更佳,在不同跌落工况下应力均有所降低,其中在侧面跌落工况中结构的最大应力降低至23.4 MPa,接近材料屈服值,优化比例相对原始包装降低了11.0%。结论仿真与试验结果基本吻合,验证了有限元模型的有效性。可以通过优化包装设计、改进产品结构等方式解决了跌落破裂的问题,提高了儿童座椅抗冲击性能。

基于声阵列测试和声学边界元计算的粉碎机噪声源识别

【目的】粉碎机是农产品加工领域的重要装备,但其造成的振动噪声一直影响着操作人员的身心健康,而粉碎机的减振降噪优化的关键在于噪声源的识别。【方法】以某锤片式粉碎机为研究对象,采用试验与仿真相结合的方式对其进行整机声学性能评估和主要噪声源识别。【结果】基于九点声压法的整体声学性能的评估结果表明:此粉碎机的整机声功率级超过国家规定上限110 dB(A),因此有必要对其进行噪声源识别,以便对粉碎机进行降噪优化设计。结合声阵列测试和声学边界元计算的结果发现:粉碎机的主要噪声源为箱体,其次为汽油机、带轮罩以及齿轮罩。【结论】研究结果不仅为粉碎机的减振降噪设计提供一定的参考,还为农产品加工机械与装备的噪声源识别提供一种行之有效的方法。