基于正交试验法的铝合金车体高压水清洗喷嘴结构优化

抑尘剂等复杂的化合物黏着在铝合金车体上,导致车体污染十分严重,高压水射流清洗方法能够有效去除铝合金车辆车体表面黏着的化合物。通过分析圆柱形、锥形、文丘里形和余弦形喷嘴的射流流场分布、射流出口速度、最大壁面静压、相同清洗宽度下压力值范围,得到余弦形喷嘴的清洗性能最佳,锥形喷嘴次之。基于正交试验法设计五因素、四水平正交试验表,得到常用清洗压力下余弦形喷嘴的最优结构参数:进口直径为40 mm、出口直径为20 mm、过渡段半径为40 mm、出射段长度为25 mm、过渡与余弦部分长度比为4。按照最优喷嘴结构参数进行建模,得到三组压力值下高压水出射速度比未优化前提高了2%,且优化效果随着入口压力值的提高而有所下降。在优化后的喷嘴结构参数下进一步计算得出入口压力为10 MPa时,靶距设置为250 mm能达到较好的清洗效果和节能作用。

某地铁铝合金车体底架断面拓扑优化设计

对某地铁铝合金车体进行了几种重要工况下的有限元分析,结果表明,该车体的静强度和刚度均符合规定的要求,而且具有一定的减重空间;随后对该车体底架铝合金型材断面进行了拓扑优化,根据拓扑优化的结果和工程实际重新设计底架的筋板,并通过有限元分析对其静强度和刚度进行验证,结果表明结构优化后的车体符合规定的静强度和刚度要求。优化后底架减重268 kg,减重率为8.8%,减重效果较为可观,本次拓扑优化分析结果可为今后铝合金地铁车体底架的筋板设计和轻量化研究提供一定的参考依据和思路。

乘用车车身压铸铝结构件应用现状及连接技术开发应对

一体化压铸铝合金结构件因其具有高集成、轻量化、刚性好等优点,在乘用车车身上的应用逐渐增多,并且正在向大型化发展。压铸结构件大型化的发展对连接技术提出了更大的挑战。阐述了当前乘用车车身压铸铝合金典型应用部位,分析了大型压铸结构件应用面临的难点、困境以及大型化后连接技术方面的应对策略,展望了未来压铸铝结构件的发展趋势以及对连接技术的新要求。

铝合金车体加工部件加工特征识别方法研究

为提高铝合金车体加工部件加工效率,减少加工工艺准备时间,提高车体加工部件加工特征识别准确率,研究铝合金车体加工部件加工特征识别方法。以车体加工部件为研究对象,通过分析其加工特征与结构特点,采用基于图像的特征识别方法和基于特征提取面与特征边界环的分步特征搜索方法,分别提取车体加工部件加工特征,构建属性邻接图和特征面集。针对车体加工部件相交特征的特点,提出非加工实体面的概念,设计相应的相交特征识别与处理准则,为后续车体加工部件加工的自动化编程提供理论支撑。

地铁车辆车体无轨自动运输系统研究及架大修库布局优化(下)

基于轨道的地铁车辆车体流转与停放传统方式,制约了在车辆架大修库内检修车辆能力。为了在架修大修过程中自动流转与停放车体,利用自动导引车技术,研究提出一种无轨自动运输系统,并优化架大修库车体检修台位布局。测试结果表明,采用无轨自动运输系统及配套工艺规划,不仅能安全有效自动运输车体,还能提高检修库土地利用率,提升检修车辆能力。

基于超声波法的高速列车车体残余应力分布规律研究

高速列车车体采用铝合金型材焊接而成。当列车起动和制动、交会对接和出入隧道时,车体承受应力复杂,疲劳破坏现象较为突出。其中残余应力对铝合金车体疲劳强度有重大影响。文章基于声弹性理论及试验手段,研究超声波残余应力测试技术在铝合金车体结构件中的应用,并证明了该技术可实现无损、快速、准确的检测;通过测试新制造的车体的残余应力,监测车体结构内部应力状态,对比大部件状态和整车状态下残余应力分布规律,研究装配过程中残余应力的变化规律可知,所研究规律对车体关键部件全寿命周期可靠性评估具有重要实用价值和意义。

地铁车辆车体无轨自动运输系统研究及架大修库布局优化(上)

基于轨道的地铁车辆车体流转与停放传统方式,制约了在车辆架大修库内检修车辆能力。为了在架修大修过程中自动流转与停放车体,利用自动导引车技术,研究提出一种无轨自动运输系统,并优化架大修库车体检修台位布局。测试结果表明,采用无轨自动运输系统及配套工艺规划,不仅能安全有效自动运输车体,还能提高检修库土地利用率,提升检修车辆能力。

车身用铝薄板搅拌摩擦点焊接头的服役性能研究

结构中的焊点往往同时承受轴向和切向载荷的作用,而焊点的单向力学性能不能反映焊点的真实服役状态.为此,对比了最优参数下的传统搅拌摩擦焊接(Conventional Friction Stir Spot Welding,CFSSW),无针搅拌摩擦焊接(Probeless Friction Stir Spot Welding,PFSSW)以及扫略搅拌摩擦焊接(Swept Friction Stir Spot Welding,SFSSW)接头的拉剪和剥离力学性能.针对某小型全铝电动汽车,提出了焊点多工况服役性能的评价指标,并对3种焊点的服役性能进行了比较.结果表明,最优参数下的SFSSW接头在车身侧围与顶横梁连接区域的服役性能相较于CFSSW和PFSSW分别提高了28.97%和48.86%.在车身结构的前纵梁连接部分,3种焊点均表现出最高的焊点服役性能.地板横梁与地板纵梁的连接部分表现出最低的焊点服役性能.由此可知,应适当增加焊点的数量以保证结构的安全性.

某履带式装甲车辆铝合金车体结构仿真优化设计

为分析某型履带装甲车辆车体结构在不同射击工况下应力、位移分布情况以及最大应力点的位置,采用Altair公司开发的HyperMesh软件建立了车体有限元模型,在2种典型射击工况下对装甲车辆车体进行静强度分析,并根据静强度计算结果对刚强度薄弱部位进行结构优化改进。工况1车体最大应力值为169.3 MPa,最大位移值为2.31 mm;工况2车体最大应力值为149.6 MPa,最大位移值为2.29 mm。2种工况较优化前最大应力值均减小约20%,位移值也有所减小,车体强度完全能够满足该型履带车辆射击工况下的使用要求。

轻量化系数2.0级车身关键设计及制造技术

汽车的轻量化有着巨大的经济、社会及环境效益,车身轻量化是其中的重要组成部分。新能源汽车需要搭载大容量动力电池以增加续驶里程,电池的安全性也十分重要,要求车身在保证车内乘员和电池安全性的同时提供尽量大的电池包安装空间,又要兼顾轻量化,这些目标给车身设计开发带来了诸多挑战。以一款电动轿跑车为例,介绍了一些关键的轻量化设计和制造技术,实现了C-NCAP五星和C-IASI优秀的碰撞安全性,以及轻量化系数2.03的行业领先水平。

6×××系铝合金车体型材粗晶的研究进展

6×××系铝合金作为可热处理强化的中高强度铝合金,具有优良的可焊性和耐蚀性,在轨道交通领域已得到广泛应用。然而,粗晶环的存在严重影响了其作为结构材料的优良性能。介绍了铝型材粗晶产生原因,总结了减小轨道车体用6×××系铝合金型材的晶粒度和粗晶环厚度的措施,包括合金化学成分调整,均匀化退火、挤压工艺和热处理工艺的优化,模具结构调整等。

地铁车辆铝合金车体及内装隔音降噪结构探究

随着乘客对地铁车辆运行环境及乘坐舒适性提出更高的要求,降低车内噪声已经成为改进车辆运行品质的重要指标之一,也是进一步提升车辆产品竞争力的重要方向之一。国内外研究主要偏重于噪声源、车外传播途径的研究,而对于车体及内装隔音降噪的结构研究主要采用经验法设计。该文以公司目前的主要地铁车辆平台为基础,总结归纳不同部位采用的不同材料和结构,形成一个数据库,为适应不同噪声要求的车辆提供车体及内装结构的选型参考,也为新项目噪声仿真计算提供结构模块的计算输入,同时能够反映总体噪声指标分配的适当性。

铰接式动车组车体结构设计

为满足欧洲市场的需求,结合铰接式转向架的安装需求,全新研发了一种满足欧盟铁路互联互通技术规范(TSI)要求的铰接式动车组车体结构。通过优化力流传递路径,采用两级缓冲结构等措施降低了底架局部结构的应力集中,提高了底架承载能力。通过优化底架边梁型材断面,抗侧滚装置、抗蛇形装置通过螺栓直接与底架边梁连接,将以往项目由过渡安装座的焊缝承载优化为底架边梁母材承载,提高了连接可靠性。对车体进行了29个工况静强度计算,所有工况的计算应力均小于许用应力,在超载AW3工况下对车体施加1500 kN纵向压缩载荷,最大应力出现在门洞下门角,计算应力为147.4 MPa,小于铝合金许用应力215 MPa。根据标准DVS 1608,对车体母材和所有焊缝进行了8种疲劳工况的评估,计算结果显示材料利用度均小于1,其中母材材料利用度最大为0.7,发生在侧墙上窗角,焊缝材料利用度最大为0.86,发生在端墙门槛与端墙立柱连接的焊缝处。对车体进行了16个工况静强度试验,所有测点的应力值均小于许用应力,且安全系数不小于1.24,留有较大的安全裕量。计算结果和试验结果说明该车体结构强度和疲劳性能满足设计要求,且有较大的安全裕量。

乘用车车身铝板应用性能检测方法概览

结合乘用车车身铝板的实际应用,系统地介绍了铝板的应用性检测项目、检测内容、检测方法及评价原则,综述了乘用车车身铝板在成形性能、焊接性能、铆接性能、耐腐蚀性能、漆刷线及拉伸应变痕等方面的评价手段.旨在帮助汽车铝板研发、生产和质量检测人员更好地理解汽车铝板产品的质量要求,也为刚刚开始使用铝板的汽车行业技术人员提供一些参考.

铝合金车体全型材底架前端结构设计研究

文章致力于研究一种适用于铝合金车体的全型材底架前端结构,以优化目前地铁车辆常用的板梁拼焊结构。本结构通过全型材插接和对接等连接方式,将底架端梁、牵引梁、缓冲梁和前端边梁组合为整体承载结构,集成防爬器、排障器和车钩安装接口,具备模块化、参数化特点。与传统板梁拼焊前端结构相比,一方面可以减少同类型部件的组装工序,提高组装效率;另一方面可以减少焊缝数量和焊接变形,提高前端结构的成型质量。通过有限元建模和24个静强度工况、8个疲劳强度工况、模态振型的仿真分析,验证前端结构在静强度、刚度、疲劳强度和模态方面的稳定性和安全性,最终通过部件生产、整车组装和强度试验,验证全型材前端结构可行性。

基于轻量化及刚度的铝合金车体承载结构参数选择研究

将铝合金车体型材分为6个区域,以每个区域型材厚度变化百分比为变量,用Box-behnken试验设计法确定样本空间,通过确立的样本空间确定车体垂向弯曲频率、扭转频率、抗弯刚度、抗扭刚度与型材厚度变量的关系式。把N维空间关系式映射到二维和三维空间,分析车体固有频率和刚度随不同区域型材厚度变化关系,确定厚度对频率和刚度敏感区域。用多目标函数优化方法对车体参数进行优化,选取合适的型材参数使车体满足频率和刚度的要求,并实现车体设计轻量化。优化结果和有限元验证结果表明:根据样本空间确立的关系式优化结果和有限元计算结果能较好吻合,优化后车体强度满足要求,Box-behnken试验设计方法应用在车体参数优化和样本空间的建立上具有可行性。本文可为车体轻量化设计提供一种新的方法。

高速列车车体铝合金抗应力腐蚀性能

为了确定高速列车常用5、6、7系列铝合金部件的安全可靠性,采用恒载荷方法和恒位移方法研究了其应力腐蚀开裂敏感性,对试样进行机械切口并预制疲劳裂纹,在施力点施加恒定载荷或恒位移后进行腐蚀试验.通过相同加载对比实验发现:3种系列铝合金中,7N01P-T4临界应力强度因子值低于11.238 MPa.m1/2,应力极限值低于224.3 MPa,抗应力腐蚀性能比5083P-H111、6005A-T6差,但均满足使用要求;应力腐蚀阴极反应而导致的氢脆在裂纹源区附近呈现典型的应力腐蚀特征,在疲劳区附近表现氢致开裂特征,与实际断口上直线沟槽分布状况相符.

基于正交试验的铝代钢冲压成形工艺参数优化

为实现车身轻量化,利用等强度理论将高强钢替换为铝合金。选用某车型背门锁安装加强件冲压成形工艺,分别以B240P （高强钢）和5052 （铝合金）为研究对象,结合数值模拟与工艺试验评估了二者在成形过程中的减薄行为。研究结果表明,采用相同拉延工艺,铝合金存在5处开裂。通过信噪比的正交试验,获得了铝合金拉延工艺影响因素的主次顺序依次是压边力、拉深筋宽度、摩擦系数、冲压速度,最优参数组合为：压边力200 k N、拉深筋宽度15 mm、摩擦系数0. 11、冲压速度1500 mm·s^（-1）。以优化后的成形工艺参数进行冲压试验,试验结果与仿真结果相一致。同时,铝代钢后,质量减轻0. 382 kg,为今后汽车轻量化设计提供参考。

高速列车车体的灵敏度分析及轻量化设计

针对某高速列车铝合金车体,在静强度及模态特性的有限元分析基础上,分析车体关键部位应力及位移指标对车顶、上边梁、侧墙和底板等主要型材结构的厚度变化的灵敏度,并对灵敏度结果进行分析。基于灵敏度分析结果,确定以车顶、上边梁以及侧墙厚度为设计变量的车体轻量化模型,并进行优化设计。优化后的车体结构减重6.64%,且车体强度、刚度以及模态频率等指标均满足设计要求,达到良好的轻量化效果。

地铁铝合金车辆的车内噪声控制及噪声响度评价

根据地铁A型铝合金车辆的车体结构建立车内声场计算模型,利用声传递向量技术进行噪声源分析。结果表明:车体地板中部区域、车顶中部区域以及右侧墙中部附近区域对车内声学的贡献较大,是车内的主要噪声源。在增加这些区域车体的壁板厚度后,车内的噪声得到明显地控制。利用Zwicker法对车内噪声响度的计算结果表明:车体壁板增厚后,降低的噪声主要集中在100Hz频段以下,而在人耳更为敏感的150～350Hz频段上,噪声的降低幅度相对较小。