钢-铝混合驾驶室材料-结构轻量化设计

为了得到更为完善的商用车驾驶室轻量化设计,提出了钢-铝混合驾驶室材料-结构一体化轻量化方法。首先基于灵敏度分析、等刚度近似理论与等强度理论建立了性能驱动的材料选择方法,并针对钢制驾驶室初步设计了钢-铝混合材料方案。然后通过折衷规划法的拓扑优化识别了驾驶室关键传力路径,并加强了相关结构。其次考虑驾驶室零件厚度、截面尺寸设计参数,建立了驾驶室质量、刚度及模态性能的径向基函数的代理模型,并采用多目标粒子群优化方法对驾驶室进行多目标优化设计。优化结果表明,在满足驾驶室刚度、模态和碰撞性能的要求下,驾驶室质量减轻了12.8%。该方法对钢-铝混合驾驶室轻量化有实际的工程指导价值。

钢-铝混合客车车体关键承载部件铆接数量及尺寸优化

采用有限元分析与结构优化技术研究钢-铝混合客车车体关键承载部件铆接数量及尺寸优化问题.首先,建立某钢-铝混合地铁车体有限元模型,依据BS EN12663-2010标准中的关键静态载荷,分析与确定车体枕梁和缓冲梁及其铆接联结的传力特征;接着,分别建立枕梁与缓冲梁优化模型,利用变密度法分别对它们与车体边梁的铆接数量进行布局优化,并在此基础上进一步对铆钉尺寸进行优化设计.优化后枕梁与缓冲梁的铆接数量均减少大于30%,同时二者铆钉的公称直径最大降低了54%;最后,综合考虑制造工艺和铆钉参数等方面因素,对优化结果进行修正并将其应用到整车车体模型中,计算结果表明:车体强度满足设计要求,缓冲梁铆钉优化前后的最大剪切力变化为5.31%.

全铝与钢-铝混合车身轻量化的连接技术探讨

铝合金的应用比重有所增大,会导致传统钢制车身逐渐转向全铝、钢-铝混合车身。而随之材料匹配方式也将会从钢钢组合转变成全钢组合、全铝组合、钢-铝组合等多种方式,涉猎同种与异种材料之间的有效连接。铝合金的物理化学属性会直接造成焊接性大大降低。而传统电阻焊和弧焊工艺根本不能满足铝合金连接与应用需要,所以,深层开发并熟练应用新型铝合金连接工艺势在必行。通过对主流车型全铝与钢-铝混合车身的轻量化材料、连接技术的应用现状分析,把铝合金主流连接工艺划分成焊接、机械连接、粘接三种类型,对其工艺、技术优势以及实际应用做了深入探究,以期能够为轻量化车身设计与制造奠定坚实的基础。

钢-铝混合连接接头动态力学性能研究

钢-铝异种材料的可靠连接以及接头精确化建模是钢-铝混合车身发展过程中亟需解决的关键问题。针对车用钢-铝板材连接工艺及仿真分析,对于不同材料组合的多种连接工艺的接头性能进行了精准化力学性能测试。结果表明:相比单纯的铆接工艺,胶铆组合的连接工艺可在几乎不影响接头剥离强度的同时显著提升钢-铝、铝-铝连接接头剪切失效强度。此外,通过零部件动态冲击试验和基于Ls-Dyna有限元分析软件的仿真分析验证了所开发接头仿真分析卡片的准确性。研究结果以及接头卡片开发方案对整车轻量化研发以及碰撞安全仿真结果精度的提升具有重要参考意义。

全铝及钢-铝混合车身轻量化连接技术

铝合金应用比例的提升使得传统钢制车身逐步向全铝及钢-铝混合车身转变。相应地,其材料匹配方式也由单一的钢-钢向钢-钢、铝-铝、钢-铝等多组合方式转变,涉及同种及异种材料的连接。铝合金自身的物理化学属性导致其焊接性非常差。传统电阻焊以及弧焊工艺已经无法满足铝合金的连接及应用需求,因而急需开发和掌握新的铝合金连接工艺。详述了国内、外四款主流车型全铝及钢-铝混合车身的轻量化材料及连接技术应用情况,将当前铝合金主流连接工艺归纳为焊接、机械连接及粘接三大类,并依次阐述了其工艺原理、技术优势及在汽车上的主要应用情况,旨在为轻量化车身的设计与制造提供借鉴和依据。

论全铝及钢-铝混合车身轻量化连接技术

全铝及钢-铝混合车身轻量化连接技术主要涉及焊接工艺与机械连接工艺。从点焊技术、激光技术以及CMT技术等角度来探讨钢铝混合车身轻量化的焊接工艺,从自冲式铆接技术、FDS与螺栓连接技术以及无铆钉式铆接技术等角度来探讨钢-铝混合车身轻量化的机械连接工艺。

基于高维模型与变密度法的钢-铝混合车架设计

针对车辆轻量化设计问题,提出一种将高维模型(HDMR)与变密度法(SIMP)结合的方法:HD-MR—SIMP法,并成功将HDMR—SIMP法应用在钢-铝混合车架设计中,把钢铝组合离散问题转换为材料的最优分布问题,经过计算,得到最优钢铝组合,完成车架设计。该方法拓展了拓扑优化方法的使用范围,并且避免优化计算过程中重复调用有限元模型,提高了计算效率,有较强工程实用性。

激光填丝熔焊在铝合金覆盖件中的应用与质量控制

基于全铝及钢-铝混合车身激光填丝熔焊工艺开发,以某车型铝合金车顶与侧围外板的激光填丝熔焊生产应用为例,描述了其几何连接结构设计与工艺实施过程。从设备、材料、结构、工装夹具及工艺参数选择等多个维度出发,讨论了影响连接质量的一些关键性因素,分析了该技术在生产应用中的一些常见工艺缺陷与形成原因,并从质量保证角度提出了一些建设性的改进意见与补救措施,旨在为轻量化车身的设计与工艺开发、试制与生产投放提供强有力的支撑。

铝合金船舶的建造工艺研究

通过分析钢-铝混合船舶上层建筑建造过程中铝材预处理、零件加工、分段建造及分段总组等工艺,主船体与上层建筑合拢的焊接工艺,阐述铝合金船舶建造的下料切割难点和焊接难点,可为铝合金在船舶中的应用提供参考。