汽车铝合金前防撞梁截面的有限空间优化设计

通过准静态拉伸实验获得了某在产中期改款车型材料的应力-应变曲线,在原钢制前横梁的设计空间内开展了铝合金前防撞梁的截面设计及评价。结果表明,正六边形和正八边形截面吸能盒具有较高的稳定承载能力,各边依次同时外凸或内凹,呈逐层叠缩的手风琴压溃模式;正八边形截面吸能盒的比吸能最大,且压溃过程最为平稳和紧凑。综合考虑压溃模式、压溃力演变和比吸能,正八边形截面吸能盒的性能最优。在原钢制前横梁截面的设计空间内,目字形截面的三点弯曲刚度高于田字形截面,但田字形截面前横梁台车系统的比侵入量、比支反力和比吸能均优于目字形截面前横梁。基于此,提出一种铝合金吸能盒和前横梁的截面高效设计和评价方法,为在产车型结构的高效设计提供方法和理论支撑。

A6061铝合金脉冲MIG焊T型接头应力场有限元模拟

基于B样条拟合非线性曲面的优势建立B样条焊缝模型,根据脉冲熔化极惰性气体保护(MIG)焊接基-峰值电流热输入特点建立高斯面+锥形体组合热源模型,采用该模型模拟A6061铝合金脉冲MIG焊T型接头的温度场及应力场,并进行了试验验证。结果表明:模拟所得T型接头熔池的熔深和熔宽以及特征点峰值温度与试验结果间的相对误差不大于1.4%,验证了模型的准确性。在距焊缝中心约10 mm和30 mm处的纵向残余应力模拟结果与试验结果间的相对误差分别为28.0%和20.6%,其计算精度比采用简化焊缝及双椭球热源模型至少提高了15.7%。

基于虚拟现实的轨道交通车辆数字孪生仿真系统

[目的]为了提高轨道交通车辆仿真系统的可视化与交互性,依托VR(虚拟现实)技术,构建了轨道交通车辆数字孪生仿真平台。[方法]通过轨道交通车辆数字孪生三维模型与机理模型的层级式构建方法,以及层级式关联映射方法,实现了三维模型与机理模型融合,耦合生成了轨道交通车辆数字孪生三维物理模型,并由此提出了一种轨道交通车辆数字孪生仿真系统以及系统的构建方法。以青岛某地铁车辆及其相应运行线路为研究对象,通过搭建的VR平台及车辆自动驾驶控制算法,对该仿真系统功能进行了试验验证。[结果及结论]试验表明,列车实际运行速度与控制运行速度误差均在±1.5 km/h内,证实了模型的有效性。轨道交通车辆数字孪生仿真平台的构建方法为提升轨道交通车辆仿真系统的可视化与交互性提供了新的技术思路。

汽车铝合金前防撞横梁服役性能仿真及优化设计

以壁厚为设计变量,以碰撞安全性能优于原钢制横梁为设计约束,采用遗传算法开展了铝合金前防撞横梁设计及多目标优化。结果表明,在100%和40%重叠刚性墙低速碰撞工况下,原钢制前防撞横梁的碰撞支反力峰值、最大碰撞侵入位移和最大有效塑性应变分别为29.25和24.29 kN、36.84和39.80 mm以及0.30和0.21,存在开裂风险。总质量、最大碰撞侵入位移和碰撞支反力峰值响应对铝合金前防撞横梁后端面和前端面的壁厚变化较为敏感,而最大有效塑性应变响应则对垂向加强筋和横向加强筋的壁厚变化较为敏感。在100%和40%重叠刚性墙低速碰撞工况下,Pareto最优解的各项性能较原钢制前防撞横梁均有不同程度提升,最大碰撞侵入量分别降低了26.9%和40.7%,最大有效塑性应变分别降低了75.7%和52.4%,碰撞支反力峰值分别提升了43.6%和22.6%,实现了铝合金前防撞横梁总质量减重4.73 kg,减重54.8%。

中高应变速率轧制AZ31镁合金边裂组织研究

对铸态AZ31镁合金进行了轧制温度为320~460℃、平均应变速率为1.9~7.8 s-1的中高应变速率轧制,研究了不同轧制工艺参数下AZ31镁合金板的边裂长度及形核、扩展和止裂机制。结果表明,随着轧制温度的升高,边裂平均长度整体呈下降趋势。随着平均应变速率的增加,轧制边裂得到改善。边裂扩展路径上孪晶和再结晶是主要的微观结构。在中等应变速率轧制中,再结晶不完全,粗晶区和细晶区均存在。在高应变速率轧制中,再结晶速率快,再结晶完全,因此微观组织以细晶区为主。粗晶区的边裂由孪晶诱导产生并在边裂扩展路径上产生大量的孪晶,在边裂尖端,孪晶再结晶的产生抑制了边裂的扩展。细晶区的边裂是由孔洞形核、长大和合并引起的,大量细小的再结晶晶粒阻碍了边裂扩展,且晶粒越细小,边裂扩展受阻程度越大。

钪含量和固溶工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金组织和性能的影响

设计了钪质量分数分别为0.02%,0.07%,0.12%的Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr合金,研究了钪含量以及固溶温度(450~490℃)和时间(0.5~5 h)对铸态合金组织和性能的影响。结果表明:随着钪含量的增加,合金的晶粒细化,晶界处的粗大第二相增多,硬度降低。经470℃×1 h固溶后,含质量分数0.02%钪的合金的硬度最高;继续提高固溶温度或延长固溶时间会导致晶粒尺寸增大,同时延长固溶时间还会导致晶界处聚集块状第二相,因此硬度降低。

铝合金前防撞横梁的服役性能预测及评价

在某车型前舱的设计空间内,设计了一款基于铝型材的前防撞横梁,并通过准静态和动态拉伸试验获得了铝合金的应力-应变曲线,开展了前防撞横梁的服役性能预测及评价。结果表明,6061-T6和6082-T6铝合金的流变应力具有明显的应变速率效应。相比之下,6061-T6铝合金的屈服强度略高,而6082-T6铝合金的应变硬化和应变速率硬化更强;40%重叠偏置碰撞的最大侵入量和应变均大于100%重叠正面碰撞,两者的最大侵入量分别为29.2和29.1 mm,最终侵入量分别为22.4和14.9 mm;拖钩强度工况下,前防撞横梁各结构和焊缝的安全系数均大于1.45,6061-T6铝合金部件、6082-T6铝合金部件和焊缝处的最大疲劳损伤分别为0.435、0.103和0.460,满足强度和损伤的评价指标。

CO_(2)气体保护焊的焊缝形貌建模及虚拟化仿真系统开发

建立了CO_(2)气体保护焊工艺参数与焊缝几何尺寸(熔宽、熔深)之间的多层感知机神经网络预测模型,并基于焊接试验数据训练模型,确定了模型的数学解析式;通过分析焊缝截面和表面形貌特征,建立焊缝形貌的虚拟化仿真模型;通过python编程开发了焊缝形貌预测与虚拟化仿真系统。结果表明:所建立的多层感知机神经网络预测模型对熔宽预测的最大偏差为0.097 mm,模型拟合优度为0.999269,对熔深预测的最大偏差为0.051 mm,模型拟合优度为0.999567;建立了以焊缝熔深和熔宽为输入变量的焊缝截面形貌数学模型和以焊缝熔宽为输入变量的表面形貌数学模型。

冲击载荷下SLM 18Ni300的组织演变及绝热剪切行为

为了研究高速冲击载荷下激光选区熔化成形的18Ni300马氏体时效钢的组织演变以及绝热剪切行为,采用分离式霍普金森压杆技术对SLM 18Ni300马氏体时效钢进行了室温下不同冲击载荷的冲击实验。结果表明,SLM 18Ni300马氏体时效钢在冲击过程中横截面的微观金相组织为椭球编织结构;随冲击载荷增加,横截面的晶粒尺寸先增大再缓慢减小;纵截面晶粒组织由半弧状熔池结构逐渐变成平缓的曲线结构,晶粒尺寸随冲击载荷的增加而减小,且变化的幅度小于横截面晶粒尺寸的变化幅度;当冲击载荷为0.7 MPa时,有绝热剪切带形成并出现分叉现象,孔洞在剪切带中形核、长大、合并扩展形成裂纹,最终引起绝热剪切带的失效。

增材制造数字孪生技术发展及应用

数字经济高速发展趋势下,增材制造与数字孪生的技术融合发展,是高端制造业数字化转型的必然趋势,备受社会各界关注。综述了增材制造与数字孪生技术的由来、定义及关键技术,分析了数字孪生技术在增材制造领域的系统框架与应用现状,提出了基于增材制造数字孪生产品开发及其行业领域应用需求的系统技术架构,并详述了重点研究方向及关键技术,探讨了增材制造数字孪生技术的发展趋势及应用前景。本研究将为推动数字孪生与增材制造的融合技术研究以及应用产品开发提供创新思路。

多视图像三维重建技术及其创新应用发展

多视图像三维重建是虚拟现实(virtual reality, VR)建模领域中的一个重要技术环节。综述了多视图像三维重建技术中,基于体素表达、基于表面演化、基于特征点增长、基于深度图融合等四个类型的技术特点及发展动态,剖析了该项技术在VR行业中的应用现状,展望了多视图像三维重建技术相关产品的创新设计趋势,探讨了创新技术产品在VR领域的应用发展前景,为三维重建技术与VR领域的融合发展与创新应用提供参考及思路。

基于前馈信号参考的可变收敛列车噪声主动控制算法

研究了一种基于前馈信号参考的可变收敛列车噪声主动控制算法,通过构建基于前馈信号参考的可变收敛函数,改善系统非零失调问题,并应用于列车低频噪声降噪中。仿真结果表明,该算法能够提高收敛速度、跟踪速率和稳态误差之间的均衡性。试验结果表明,该算法对于频率低于1 000 Hz的列车低频噪声在目标区域内平均降噪量约为12.0 d B,与固定收敛FxLMS算法、可变收敛NLMS算法和SVSLMS算法相比,具有最高约3.6 dB的降噪优势。

选择性激光熔覆快速成形工艺过程能效分析与优化

通过选择性激光熔覆(SLM)系统能耗构成及特征分析,构建了系统能耗及比能耗(表征能效)与工艺过程参数间的定量关系,提出了以能效最优化为目标的工艺过程参数优化策略。结果表明:激光功率的选取需要考虑熔覆效率与能耗之间的矛盾;激光扫描速度的合理提升,可在熔覆道尺寸减小的劣势下提高熔覆效率,缩短激光熔覆的工作时间,进而降低能耗;较大的铺粉厚度与扫描速度,以及较小的横向搭接率,并匹配合适的激光功率,可有效降低SLM系统的比能耗。选择高度较小的方向进行堆垛成形可缩短层间停隔时间,进而降低系统能耗。

电脉冲处理及其辅助金属加工技术研究现状

电脉冲施加于金属材料时会产生热效应与非热效应,两种效应的耦合作用能够促进位错移动和原子扩散,提高空位扩散的迁移率,导致金属材料的微观结构演变,形成电致塑性效应。从电致塑性效应的基本理论出发,综述了电脉冲处理调控金属材料组织结构的研究进展以及电脉冲在辅助塑性加工和切削加工方面的应用情况,指出未来研究重点应集中在电脉冲处理及其辅助加工中热效应和非热效应的耦合机理以及复杂结构零部件加工时的电流密度分布等方面。

12Cr9NiAlMo模具钢的选区激光熔化成形工艺优化及热处理后的组织和性能

通过正交试验研究了激光功率、扫描间距、扫描速度等工艺参数对选区激光熔化成形12Cr9NiAlMo模具钢相对密度的影响,获得最佳工艺参数;研究了固溶时效处理后最优工艺成形试样的组织和性能.结果表明:激光功率对成形试样相对密度的影响程度最大,其次为扫描间距,最优工艺参数为激光功率325 W、扫描间距0.10mm、扫描速度1 000mm·s^(-1),此时相对密度为99.22%;热处理后最优工艺成形试样中部分残余奥氏体转变为马氏体,并析出大量细小NiAl相,抗拉强度、屈服强度和硬度相比于未热处理分别提高了62.1%,59.6%,41.2%,断后伸长率和冲击吸收功降低了40.0%,81.3%.

浅析城市轨道交通领域的XR技术应用及前景

城市轨道交通作为一种大型、高技术密集型系统,复杂性随其规模的扩大而快速增长,员工培训、线网协同生产、乘客服务等需求不断增加,且要求愈发严苛。扩展现实技术(XR)是虚拟现实(VR)、混合现实(MR)和增强现实(AR)技术的总称,其沉浸性、交互性等优势,能够帮助城市轨道交通各工种从业人员更好地了解实际生产设备与现场,熟悉生产作业流程,感受生产协作机理。本文通过介绍扩展现实技术的基本概念、技术手段,探索其在城市轨道交通领域的应用,助力智慧城市轨道交通建设与发展。

去应力退火工艺对锻造TA7钛合金切削性能的影响

TA7钛合金(Ti-5Al-2.5Sn)在退火状态下具有良好的室温和高温断裂韧度,而锻造TA7钛合金必需经过去应力退火,才能进行切削加工,去应力退火成为锻造工序与切削加工工序间的中间环节,通过微观结构的变化能够调控力学性能和切削加工性能。在600℃、800℃、1000℃下对锻造TA7钛合金进行去应力退火,获得了三种不同的微观组织。800℃试样的细小次生α相和等轴初生α相降低了切削温度、切削力,加剧了切屑的锯齿状结构的形成;1000℃试样的片状β相和粗大α相降低了切削温度,增大了切削力,恶化了切屑的锯齿状结构,但降低了切屑的凸起角和剪切应变。