基于载荷等效和子结构法的客车复合工况拓扑优化方法

在客车研发的概念阶段引入拓扑优化设计,能够得到符合结构承载特性的最优材料分配方案,对车身的结构安全性和轻量化具有重要意义。但是由于客车有限元模型单元数庞大,同时客车的实际运行工况复杂,使得拓扑优化分析耗时耗力,而分析结果的参考价值却比较低。文中引入子结构方法,将不进行优化的部分凝聚为超单元参与拓扑优化分析,极大地节约了分析时间。同时,采用基于载荷等效法的边界条件建模方法,提高了拓扑优化结果的有效性。基于以上方法对某空气悬架客车的顶棚、侧围、底架格栅进行了复合工况的拓扑优化,验证了建模方法的有效性。

复合材料舵水动力载荷等效施加方法及试验研究

针对复合材料舵水动力载荷的等效施加方法及可行性进行了理论和试验研究。以复合材料双支承舵、悬挂舵为研究对象,以舵叶载荷特性及变形特征为依据,提出了两型舵叶的水动力载荷试验等效施加方法,即双支承舵采用单面多块、悬挂舵采用单面单块加载;并通过有限元仿真分析,分别对两型舵叶在等效载荷与实际载荷作用下的位移、应力分布规律进行对比,验证了载荷等效方法的合理性;进而,制作复合材料悬挂舵模型,并开展了等效载荷下舵叶静强度、刚度特性试验研究,对等效载荷施加方法的可行性进行了验证。

飞行振动环境随机试验模拟的载荷等效

研究飞行振动环境载荷地面试验模拟的等效性问题。基于模态质量的振型叠加方法应用于结构随机振动的响应分析,导出了随机振动载荷等效的一般表达式。针对小阻尼稀疏模态结构,得出了随机振动载荷等效的一种工程设计方法,并通过数值模拟验证了方法的可行性。

方向舵静强度试验载荷等效计算研究

介绍一种静载荷等效方法,基于此计算方法编写计算软件,将某飞机方向舵上的气动载荷等效的转换为加载点上的载荷,为方向舵的静强度试验提供参考,同时根据实际算例证明该方法能够满足静力等效原则:载荷等效前后的总压心及总载荷相同。

基于接触载荷等效的角接触球轴承疲劳寿命计算方法

针对滚动轴承疲劳寿命计算方法未考虑轴承元件不断变化的载荷和速度、预测精度还有待进一步提升的现实,结合轴承拟动力学分析方法、轴承元件接触载荷及速度等效计算模型,建立了基于轴承接触载荷等效的疲劳寿命计算方法。该方法可为轴承寿命预测、工程选型提供更准确的计算模型和分析工具。

基于载荷等效的一体化护栏推力检测仪研制

建筑栏杆抗推力检测是国家有关建筑规范中的明确要求,但未指定专门的检测设备,目前常用检测设备因需额外的反力提供装置,使用过程中有诸多不便。根据载荷等效原则设计了弓形结构的一体化推力检测仪,建立了栏杆受力模型并推导了等效集中载荷计算方法和合格性判定方法。一体化检测仪通过辅助钩住栏杆提供检测所需反力,无需其他辅助装置,较传统检测设备结构简单、单人即可携带操作,便于现场使用。

爆炸冲击波作用下混凝土板的载荷等效方法

基于动力响应一致的原则,提出了将混凝土板所遭受的爆炸载荷等效为无升压时间的三角形均布载荷的方法。采用量纲分析将混凝土板的最大动量及其达到时间作为等效参数,得到了其在爆炸作用下的等效载荷超压峰值和持续时间与炸药当量和爆距之间的无量纲经验关系式。通过对一定无量纲范围内不同工况计算结果的拟合,确定了经验表达式中的常数。最后,采用数值方法对等效载荷和实际爆炸作用下混凝土板的动力响应数值分析结果进行比较,验证了该等效方法的有效性。

挖掘机工作装置台架疲劳试验载荷等效方法研究

以挖掘机工作装置为研究对象,提出了一种考虑分段载荷均值特性的挖掘机工作装置台架疲劳试验方法,确定了疲劳试验姿态、试验等效载荷及试验载荷加载方式。首先,选取粘土、重粘土、密实硬土三类典型介质进行载荷采集试验,根据挖掘机实际载荷特性,分别对挖掘、提升回转、卸载、返回四个实际工况进行了平稳性检验。其次,选取挖掘阶段溢流阀打开时刻对应的实测油缸位移均值作为台架疲劳试验的加载姿态,通过调整斗尖当量载荷方向使各大应力点当量应力与实测应力误差最小的方法确定加载方向。最后,由力与应力之间的关系计算得斗尖等效载荷,并通过各测点等效应力与实测应力对比验证了该方法的合理性。这种台架试验载荷等效方法为挖掘机工作装置载荷谱疲劳可靠性试验及疲劳寿命预测提供参考。

基于载荷等效法的空气悬架客车有限元建模方法

根据客车车身及前后桥的静力学平衡条件建立了考虑纵向加速度时车身各支撑部件等效载荷的求解方法.详细讨论了空气弹簧、推力杆、稳定杆等效载荷及位移约束的施加方法,并利用有限元软件实现了某型空气悬架客车制动、起动及弯曲工况的有限元模拟.结果表明,建模方法能够反映客车车身的实际受力状况,为客车车身的结构优化提供了理论依据.

柱坐标三维等参元法向载荷等效

本文推导了柱坐标中三维等参元载荷等效公式。

适于大型工程结构的移动变载荷等效冲击加载方案研究

为探讨移动载荷作用下的大型工程结构采用标准有限元程序进行动态响应分析的可行性,提出了移动变载荷的冲击等效加载方案,将时变连续移动载荷等效为一系列作用位置及有效作用时间均不同的冲击载荷,加载在有限元模型上进行结构的动态响应分析。以分析移动载荷作用下梁的动态响应为例,验证了该冲击等效加载方案的可行性,分析了积分步长及载荷离散时间步长对计算结果的影响,指出在一个载荷离散时间步长内,采用8个左右的积分步长,可保证计算精度。该等效方案可以拓展到移动载荷作用下的大型结构动态响应有限元分析。

基于载荷等效的相间间隔棒舞动承载测试系统

相间间隔棒在线路舞动载荷作用下,经常发生因连接金具疲劳损伤而造成的掉串故障。为了实现相间间隔棒舞动条件下动态承载特性的模拟测试,对导线舞动特征及相间间隔棒动态承载特性进行分析,基于载荷等效原理,研制开发了相间间隔棒舞动承载模拟测试系统。测试表明:该系统动作形式与实际导线舞动形态较为一致,能够模拟导线舞动时相间间隔棒所受的拉伸、压缩、扭转等载荷,实现导线水平、垂直、三角布置形式下相间间隔棒舞动承载特性的模拟测试。

基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计

为了满足多相材料结构动态性能要求,提出一种基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计方法。采用序列固体各向同性料插值模型惩罚刚度矩阵和质量矩阵,以多个动载荷作用的多相材料结构总动态柔顺度最小化为优化目标,以结构质量和成本为约束条件,构建多相材料结构动态拓扑优化模型,利用等效静态载荷法将多相材料结构动态拓扑优化问题转化为多工况下的多相材料结构静态拓扑优化问题,以降低灵敏度分析的复杂程度;采用移动渐近线算法求解多相材料结构动态拓扑优化问题。数值算例结果表明所提方法是有效性的,与传统的拓扑优化方法相比,基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化求解时间节省了75%,大大提高了计算效率;与单相材料拓扑优化结果相比,多相材料结构动态拓扑优化设计获得的结构具有更好的动态性能。

基于等效静载荷法的挤压铝门槛梁非线性结构优化

针对侧面柱碰撞工况下的挤压铝门槛梁截面正向设计问题,分析了基于等效静载荷(ESL)原理的非线性优化技术和传统优化技术的优缺点。研究显示:概念设计阶段基于等效静载荷法的非线性拓扑优化技术相比传统的线性拓扑优化技术,能得到更加贴近碰撞安全结构变形策略要求的拓扑路径;详细设计阶段,基于等效静载荷法的非线性料厚优化技术,在优化效率和优化方案性能方面都优于传统的近似模型数值优化技术。

挖掘机等效热载荷加载方法研究

为减少挖掘机热平衡测试中,环境条件、操作手、物料等对结果的影响,开展等效热载荷加载方法研究。以测功机作为负载,通过产散热与户外工况等效控制,实现挖掘机热平衡试验从户外整机到室内台架的跨越,提高了试验的重复性和再现性,测试结果偏差小于1.5℃。

方程式赛车车架等效载荷解析研究

车身骨架是方程式赛车主要的承载构件,是构成赛车主体的主要部件,其中发动机总成、变速器、水箱、悬架等都必须在车架上得到可靠的安装与连接。要求其在制动、起动、扭转工况下,车架的变形不会影响到各赛车的重要部件在车架中的安装,以及其各管件及连接点不会因受力而受到破坏,为此需要对车架进行等效载荷的分析和计算,分析结果可为后续车架优化提供数据支持和理论基础。

基于等效载荷法对液罐车制动工况下罐体强度分析

利用有限元法对液罐车制动工况下罐体受力仿真是对其进行优化设计的重要手段。结合等效载荷法对液罐车不同制动加速度下罐体的受力进行仿真,结果表明防波板能够有效地减少液体对罐体的冲击,在满足防波板屈服极限的情况下,充液量为50%时的最大加速度为5 m/s^(2),充液量为65%时的最大加速度为4 m/s^(2),充液量为80%时的最大加速度为4 m/s^(2)。研究结果表明在非紧急情况下根据罐内液体装载量进行合理的制动,可以有效避免罐体损坏,为液罐车罐体优化设计提供理论依据。

基于等效静态载荷法的电动自行车车架冲击强度优化

为提升电动自行车车架的冲击强度且保证其轻量化,首先依据标准对车架开展了冲击仿真,获取车架的动态响应;然后利用等效静态载荷法计算得到的静态载荷,对车架进行静态仿真,并与动态仿真下车架的应力和变形进行对比分析,对比结果一致性较好,验证了静态载荷具有等效性;最后采用等效静态载荷,对车架冲击强度进行优化。结果表明,车架的冲击强度得到明显提升且质量降低,实现了车架冲击强度的优化设计。该研究为电动自行车车架的设计提供了参考。

基于Adam优化BP神经网络的风机等效疲劳载荷预测

针对传统风机载荷分析方法计算量大的问题,以风机载荷计算软件OpenFAST的仿真数据为基础,提出一种基于Adam算法优化BP神经网络的风机等效疲劳载荷预测模型。以叶根和偏航处的等效疲劳载荷作为特征样本数据进行训练和测试;采用可决系数和相对误差均值对模型的预测性能进行评估,并与采用随机梯度下降法(SGD)优化的传统载荷预测模型进行对比。结果表明:Adam算法优化下的神经网络载荷预测模型的预测性能要明显优于采用SGD优化的传统预测模型;相较于传统模型,δ_(m)最多可降低31.7%,R^(2)最多可提升7.8%。因此,提出的载荷预测模型能进一步提高风机载荷预测的准确度。

基于模态叠加法的面压载荷与基础激励等效方法

基于模态叠加法,将随机面压载荷等效为随机基础激励,为薄壁构件的振动台试验替代成本较高的噪声试验提供依据.该方法要求等效前后2种载荷作用下主模态位移一致,将单源载荷等效这一超静定问题合理简化为静定问题.以炭/炭复合材料悬臂板为研究对象,来验证载荷等效方法的有效性.分析结果显示,在随机面压载荷及等效随机基础激励作用下,板上典型部位随机正应力响应的功率谱密度高度吻合,在分析频段内危险点处x轴向正应力响应均方根分析误差低于1%,分布在板上的5个响应点处x轴向正应力响应均方根分析误差低于2%.该方法能有效地将随机面压载荷等效为基础激励,保证等效前后2种载荷作用下薄壁构件的随机动应力响应在频域及空间域上的分布一致性.