拖曳水池教学实验室拖车设计与研制

按照“设计—研制—标定”的思路,完成了船模拖曳水池拖车系统研制。设计阶段结合教学科研需求完成拖车结构设计、最大航速确定和拖车重量预估,并用数值模拟方法完成强度校核和模态分析;研制阶段先在工厂进行分段制造,后运输至实验室现场组装调试,完成了机械调试和电路调试两部分;标定阶段完成了拖车振动测试、标模阻力测试和敞水测试。将新拖车用于本科教学,提高了教学效率,丰富了教学手段,有助于提升学生对实验现象的观察与知识点的理解。

半挂液罐车弯道安全车速优化控制

为降低半挂液罐车驶过弯道路段过程中的侧翻事故风险,提出了基于最优控制的半挂液罐车弯道安全车速优化控制方法。该控制方法以侧翻事故防控为优先目标,以高效通行为辅助目标,帮助半挂液罐车在驶向弯道时提前获得无横向失稳隐患的最优车速控制方案,实现“预防式”的车辆主动安全控制。同时为提高控制方案有效性,利用正弦波动方程拟合罐内液体纵向转移过程,结合基于改进准静态法的罐内液体横向偏移规律,构建了具有纵横双维度描述能力的罐内液体晃动模型,提高了最优控制问题成本函数中半挂液罐车横向稳态表征指标的准确性。仿真结果表明:受控半挂液罐车驶过弯道过程中的瞬时横向载荷转移率始终处于[-0.7,0.7]的安全范围内;不同弯道半径下车辆瞬时横向载荷转移率均有下降,且在弯道半径61 m时降幅最大;受控半挂液罐车最大瞬时横向载荷转移率最大降幅达到0.07;车速控制对道路通行效率的负面影响较小。该控制方法帮助半挂液罐车避免侧翻事故,适用于多种不同半径的弯道路段。

拖曳水池拖车结构设计与分析

拖曳水池试验是研究船舶性能的基本方法,为满足船舶试验的需要,设计了一种适用于试验领域拖曳水池的拖车结构,简述了拖曳水池拖车的基本组成,建立了基于参数设计的完整拖车三维实体模型,并对拖车抗倾覆稳定性进行校核计算,采用有限元软件建立简化后3种强度和刚度提升方案的拖车模型,采用有限元分析方法分别对其进行强度与刚度分析计算,通过对比不同方案的计算结果,得到相对最优方案的模型参数。经分析计算可知,优化后的模型强度和刚度均能够满足实际需求。

道路运输液体危险货物罐式半挂车罐体设计

针对国内危险品道路运输事故率高,道运输车辆标准分散,设计参考标准多,标准理解不统一等现状,文章基于设计标准、设计流程的梳理总结,首先对满足文章的适用产品进行界定;其次,针对道路运输液体危险货物罐式半挂车的罐体设计过程展开研究,制定了设计流程图;最后,依据设计流程图,从设计输入、设计条件、设计参数确定、罐体结构设计及系统设计校核等方面,重点论述了罐体的设计要点,详细介绍了设计方法及设计过程中的注意事项,有效提升了新产品设计质量及效率,研究具有一定的理论意义和工程应用价值。

拖曳水池拖车结构方案设计

为了生成拖曳水池拖车的三维实体模型,以验证拖车的主要结构设计参数,提出了一种应用于大型水池的的拖车结构,介绍了拖车系统基本组成,分析了利用拖车进行船模试验的主要工作流程,根据实际试验要求设计了拖车的运行参数,运用三维设计软件CREO2.0,建立了基于参数设计的拖车三维实体模型。基于建立的三维实体模型,采用有限元分析软件Abaqus对拖车主梁及中央侧桥的静刚度及强度、固有频率等展开了仿真分析,并对被试品由水下阻力产生的倾覆力矩进行了校核计算。研究结果表明,该种拖车的结构强度及固有频率等指标均能够满足设计要求,并成功应用于某大学拖曳水池,运行效果良好。

某拖曳水池重型拖车系统设计

针对拖曳水池重型拖车系统设计展开验证说明的问题,提出了一种应用于国家某重点专项大型拖曳水池的重型拖车结构,介绍了重型拖车系统基本组成,阐述了进行拖曳试验的工作原理。通过运用三维设计软件CREO2.0,建立了基于参数设计的重型拖车三维实体模型。基于建立的三维实体模型,采用有限元前处理软件Hyper Mesh及数值分析软件Abaqus对重型拖车车体及两型中央测试平台升降杆的静刚度及强度、固有频率等展开了仿真分析,在此基础上对影响重型拖车运行精度的轨道系统进行了强度、挠度及固有频率的分析计算。研究结果表明:该型重型拖车的整体结构强度及固有频率等指标均能满足设计要求。

半挂液罐车的避障运动仿真分析

为研究半挂液罐车在避障运动时液体晃动对车辆行驶稳定性的影响,采用Galerkin方法建立了罐体的液体晃动方程。根据等效原则,建立了液体晃动的质量-弹簧-阻尼等效模型。结合半挂车的刚体模型,建立了半挂液罐车动力学模型,并进行了双移线避障运动仿真分析。仿真表明:随着充液率的增加,车辆的各项行驶参数先增加再减小,在充液率k=1.0附近时,液体晃动最剧烈,对车辆的行驶稳定性影响最大,在此充液率下,随着车速的增加,液罐车先发生摆振失稳,再发生侧翻事故;而在同等工况下,在充液率k=1.8时,随着车速的增加,车辆将表现为侧翻事故。

半挂式液罐车防侧翻控制策略开发

针对罐内液体晃动与车辆运动之间的耦合作用导致半挂式液罐车侧倾稳定性低,易发生侧翻等问题,本文中提出了半挂式液罐车的防侧翻控制策略。采用等效单摆模型模拟罐内液体晃动的动态过程,并进行参数辨识,进而建立了半挂式液罐车整车动力学仿真模型。基于半挂式液罐车6自由度线性简化模型设计了LQR防侧翻状态反馈控制器,并通过差动制动产生附加横摆力矩。利用所建立的半挂式液罐车仿真模型进行仿真,对比了有、无控制的转向盘转角阶跃工况状态响应。结果表明,所建控制策略可有效防止半挂式液罐车侧翻。

船模水池拖车系统设计分析

结合一新建拖曳水池的拖车轨道系统,介绍拖车和轨道系统的基本构成和设计理念,分析总体目标及实现方式。建立拖车轨道系统的有限元模型,并对其结构力学特性及共振条件进行分析,提出新建拖曳水池应注意的几个要点。

空气悬挂半挂液罐车的疲劳寿命预测

采用Fourier逆变换方法编制MATLAB程序对路面不平度进行模拟仿真,在路面横向不平度完全一致的假设下,获得轴距相关的、多级路况多行驶工况下的路面随机激励;在对带附加气室的空气弹簧系统进行当量处理的基础上,利用有限元软件ANSYS建立空气悬挂半挂液罐车的实体有限元模型并进行瞬态动力学分析,根据有限元分析的结果,结合雨流计数法、Goodman应力修正公式和Miner法则对半挂车的疲劳寿命进行了预测。

ADCP流速仪检定拖车驱动方案探讨

近年ADCP流速仪在国内应用不断增多，急需建设可以检定ADCP流速仪的检测平台规范水利行业产品应用。ADCP流速仪检定水槽的长、宽、深等尺寸设计，必须根据ADCP流速仪产品特点进行专门设计。相比以往检定水槽，ADCP水槽的宽度增加很多，相对应的检定拖车的跨度也会增加很多，导致检定拖车的车重增加很多，而大型检定拖车的驱动设计方案是系统设计成败的关键。根据ADCP流速仪检测特点，该文提出基于交流伺服同步电机的ADCP流速仪检定拖车混合动力驱动（4马区／2驱）设计方案：高速段（0．2～6m／s）采用四轮驱动，低速段（0．01-0．2m／s）采用2轮驱动，很好地解决工作速度段大跨度下速度准确度控制难题，满足ADCP流速仪不同速度段检定需求。

高强度钢板在油罐半挂车上的应用研究

油罐车内部晃动的液体与罐体结构的耦合振动引起对油罐半挂车的设计提出了更高的要求,不仅使其具有适应复杂工况的强度、刚度以及动力学特性,而且具有节能、环保以及高运载量的特点。因此,采用高强度钢板,对油罐半挂车进行轻量化设计变得越来越迫切。为了获得轻量化设计的油罐车的特性。建立了该油罐半挂车的静力学和流固耦合系统有限元模型,通过对实际模型进行静力学分析和流固耦合模态分析,获得了匀速行驶、紧急制动、转弯和加速上坡四种典型工况下油罐半挂车的应力和位移分布情况以及空载、50%贮液量和90%贮液量等三种工况下油罐车的模态响应,为高强度钢板在油罐半挂车上的应用及结构优化设计提供了理论基础。

半挂液罐车罐体结构强度和刚度有限元分析

利用有限元分析技术,对半挂液罐车罐体的结构强度和刚度进行计算分析,得出各结构部件在各种工况下的应力分布与位移变形图。通过对计算结果的分析,找出结构不合理的地方,并且提出改进意见,进而为产品的优化设计提供理论依据。

液体晃动降低半挂液罐车行驶稳定性

为研究液体晃动对半挂液罐车行驶稳定性的影响,针对罐体内液体的横向晃动问题,运用势流理论建立液体晃动的控制方程,采用Galerkin方法求解该方程,并求解液体受迫晃动对罐体的作用力,根据等效原则,建立液体受迫晃动的等效力学模型,在考虑液体质心的横向移动产生的附加力矩和液体动压力对罐体产生的作用力基础上,结合半挂车的刚体模型,建立了半挂液罐车数学模型。对液体和固体2种货物,通过阶跃转向和双移线2种工况对比仿真试验,分析了液体晃动对半挂液罐车行驶参数和车辆失稳形式的影响。仿真结果表明,在阶跃转向时,液体晃动对车辆的侧倾角影响较大,降低了车辆的侧翻速度阈值,而对其他运行参数影响较小;在双移线工况时,液体晃动加剧车辆的侧向加速度和铰接角的波动,使车辆横向摆振明显;在充液率k=1.2附近,随着车速的增加,车辆先表现为摆振失稳,再发生侧翻,而在接近满充液率(k=1.9)情况下,随着车速的增加,车辆直接表现为侧翻事故。该文为半挂液罐车稳定性控制的研究和安全行驶提供参考依据。

应用相似模型的半挂液罐车横向稳定性控制

针对在液体晃动情况下,半挂液罐车横向稳定性较差的问题,以相似模型理论为基础,搭建了半挂液罐车相似模型试验台。以4自由度单轨半挂汽车模型作为参考模型,采用卡尔曼滤波方法估计车辆的铰接角,运用最优控制和差动制动技术,设计了基于牵引车横摆角速度和铰接角的半挂液罐车横向稳定性控制策略,并利用所建立的相似模型试验台,进行了双移线工况的横向稳定性控制试验。试验结果表明:运用设计的控制策略,结合最优控制和差动制动技术可以有效抑制液体晃动对车辆的影响,降低车辆行驶状态参数的波动,提高半挂液罐车的行驶稳定性。

应力测试技术在专用车上的应用

介绍了应力测试技术的测试原理和结构 ,提出了应力测试技术应用于专用汽车结构设计的必要性 。

LPG罐车罐体应力分析与结构设计评价

通过建立计算机分析模型,对某大型LPG半挂罐车的罐体进行了整体应力分析,用有限元方法对罐体进行了应力分布计算,得到了罐体关键部位的应力结果。针对影响罐车整体性能的加强圈、防波板、罐体支撑等局部结构进行了分析和评估,提出了对该结构设计原则和建议。

运载大型罐体的凹式半挂车结构设计

针对超大超重罐体型货物及设备而设计开发了专用运输车,该车采用炮车结构,托架可伸缩,货台有升降功能,整车由6部分组合而成,通过偏心装置与连接销实现鹅颈与货台刚性连接。托架的可伸缩部分外侧的箱形梁插入货台主梁的方孔中,通过选择箱形梁上孔的位置实现可伸缩功能。所设计的挂车载荷分布合理、装卸货物方便,可为挂车设计提供参考。

大型耙吸式挖泥船泥舱结构横向强度校核方法分析

随着耙吸式挖泥船的日益大型化,提高排泥的效率是船东或运营方关心的问题。采用大尺寸的泥门虽然能够加快排泥的速度,但会使泥舱肋板或强框架的间距超出规范的要求,需要对泥舱区域横向强度进行分析。将《油船结构强度直接计算分析指南》与《箱型驳船横向强度校核方法》相结合,以一条17000m3耙吸式挖泥船为例进行了有限元分析。该方法可有效评估泥舱横向强度。

基于流固耦合的罐式半挂列车液体模型构建研究

为研究罐式半挂车行驶过程中由于液体晃动而导致的车体受力情况,本文基于流固耦合理论,建立等效力学模型近似模拟液体晃动,可以在保证模型准确描述罐内液体受力变化的前提下,简化计算过程。本文首先根据能量守恒定律和牛顿第二定律建立起流固耦合方程,为提高求解效率,将其转化为矩阵求解方式;其次通过对不同充液高度的非满载罐中液体的晃动和液体质心运动轨迹进行研究,建立椭圆摆的运动方程,得到罐内液体质心运动的等效机械运动模型的动态轨迹;最后采用MATLAB的ODE算法进行求解,得到振荡频率和振幅的关系,为罐式半挂车侧翻特性及预防控制研究奠定了基础。