长安汽车镁合金技术研究与应用进展

介绍了镁合金材料的优点及其在汽车轻量化中的应用趋势,重点介绍了长安汽车在"十五"、"十一五"期间镁合金技术方面的研究成果,同时对当前正在进行的研究项目做了简单介绍。对当前镁合金应用中产生的问题进行了分析,提出推广镁合金在汽车上批量应用的对策。

汽车后视镜气动噪声仿真与实验研究

根据计算进气格栅开、闭两种状态的整车模型的空气动力学性能参数对比风洞实验结果,确定了原设计的整体流动仿真的精度;而基于该模型运用DES法计算的侧窗表面测点的声压级与实验结果对比,确定了2mm网格气动噪声仿真的精度。对新方案和原设计运用Q准则的流态显示,表明新方案后视镜尾流区的流动状态得到改善;侧窗表面的湍流压力脉动的对比表明,后视镜外形的改动对湍流压力脉动影响很小;而通过Lighthill声类比法获得的声压脉动却有显著差异,新方案在2 000～8 000Hz范围内的声压脉动明显减小。Beamforming测试的声源分布和改进效果,与CFD计算预测一致,且与车内的声压级测试有很好的相关性。以上研究表明:Q准则的流态显示可用于气动噪声的定性评估;声压脉动是后视镜气动噪声仿真最主要的评价依据,不可忽略。

热塑性碳纤维/尼龙6复合材料界面优化及零件快速成型工艺研究

碳纤维复合材料具有质轻高强等优势,是绝佳的轻量化材料,但汽车常用的碳纤维复合材料以环氧树脂等热固性树脂为基体,大规模应用会面临不易回收的难题。热塑性碳纤维复合材料具有易回收的优势,但其如何提升碳纤维与热塑性树脂的界面结合力及零件成型效率是行业难题。本文以热塑性碳纤维/尼龙6复合材料为研究对象,针对商品化碳纤维/尼龙6界面相容性差的问题,创新设计一种新型的可溶性共聚酰胺上浆剂,将碳纤维/尼龙6的界面强度提升74.2%,显著提升了碳纤维/尼龙6的综合性能。同时,优化预浸料制备和连续模压成型的工艺参数,将碳纤维顶盖横梁的模压生产效率提升至3.4 min/件,满足汽车行业大批量产节拍要求。同时,碳纤维/尼龙6顶盖横梁具有极高的弯曲强度和模量,与钢制件相比轻量率达68.8%。综上,本文为热塑性碳纤维复合材料(易回收)在汽车上的批量化应用提供了创新解决方案。

微转速差双转子系统对自动液力变速器车型怠速抽动的影响研究

为分析液力变矩器与曲轴组成的微转速差双转子系统对自动液力变速器(AT)车型怠速抽动的影响,通过对双转子系统动不平衡耦合激励力进行希尔伯特变换(Hilbert Transform),揭示出部件拍振是导致有规律怠速抽动的根本原因,其抽动激励幅值最大值为激励力之和,抽动间隔频率为激励力频率之差。建立包括发动机、变速器、悬置等系统的机械系统动力学自动分析(ADAMS)模型并进行仿真,结果表明,动力总成垂向刚体模态频率与激励频率越接近,液压悬置垂向一阶动刚度越大,振动幅值越大。因此,可通过动力总成Z向模态频率与曲轴动不平衡激励频率间的避频设计、降低液压悬置垂向动刚度、提高悬置系统的隔振性能等方式改善怠速抽动。

6082铝合金的力学性能与热处理工艺的关系研究

汽车工业的不断升级,对铝合金的性能和轻量化效果提出了更高要求。热处理是提高铝合金性能的有效方式之一,但如何获得最优的热处理工艺参数组合,成为行业亟需解决的问题。以6082铝合金型材前碰横梁为研究对象,系统深入研究了热处理工艺参数(固溶温度、固溶时间、时效温度、时效时间)对力学性能的影响,并建立了力学性能与热处理工艺参数的关系模型,并通过ESDB、SEM等手段分析了不同工艺参数下的微观形貌。结果表明,当固溶温度为530℃、固溶时间为1 h、时效温度为170℃、时效时间为6 h时,6082铝合金型材的力学性能最优,其屈服强度达313 MPa,抗拉强度达350 MPa,断后延伸率达13.21%;建立Y值(屈服强度、抗拉强度、断后延伸率)与关键工艺因子的关系模型,其中固溶温度对力学性能的影响最大;固溶温度为530℃时,晶粒尺寸最小,析出的细小Mg2Si相和Al(FeMnSi)相使力学性能最优,其拉伸断口主要为韧窝断裂。为铝合金型材热处理工艺的优化提供理论依据和实践指导。

生物基尼龙玻纤材料在汽车镜座支架上的应用

文章简要概述了后视镜的结构及构造,为响应国家的节能环保提倡,采用新型生物基尼龙玻纤复合材料取代常用的铝合金材料,对镜座支架做了全新的网格状设计。并利用常用的有限元仿真软件对后视镜总成进行模态分析,以验证材料的可靠性和设计的合理性。在已生产的成品基础上,对材料进行变更,设定生物基尼龙玻纤材料与铝合金材料为前提条件,比较两者模态分析结果。结果显示模态分析结果相差无几的情况下,本方案的材料成本更低,制造环节更加简化,有利于缩短制造周期、降低制造过程成本,并且模具设计方式及工艺手段更丰富,为产品结构复杂性提供基础。

某SUV底盘空气动力性能优化研究

汽车底盘空气动力性能优化对降低整车空气阻力和升力有重要影响,针对底盘区域进行空气动力性能优化设计是提升整车动力经济性的重要途径。针对某款运动型多用途汽车(Sport Utility Vehicle,SUV)开展整车外流场计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真分析,对比了Realizable k-ε和SSTk-ω两种湍流模型仿真精度,选用Realizable k-ε湍流模型进行底盘空气动力学方案设计。结合该SUV底盘特征及仿真流场分析结果,在尽可能降低整车成本的前提下,设计前保险杠下部阻风板、前轮挡板斜梯、副车架后部导流板、底盘中部护板以及尾部消音器造型优化共5种空气动力学方案,并进行了实车风洞试验验证。结果表明,5种方案对整车空气阻力性能提升均有不同程度的贡献,其中尾部消音器造型优化减阻效果明显,实车空气阻力系数降低2.99%;综合采用5种底盘空气动力学方案后空气阻力系数共降低5.16%,升力系数降低21.00%,有效实现节能降阻,并有助于提高整车行驶稳定性。

汽车表面湍流压力脉动计算精度的研究

通过运用脱涡模拟(DES)方法对两种网格尺寸和两种几何细节的模型进行计算流体动力学(CFD)分析,获得侧窗表面的湍流脉动声压级,并与风洞试验结果对比,结果表明:1 mm网格的精度较高,而2 mm网格在2000 Hz以后出现明显误差;造型模型在100 Hz低频段的误差稍大于整车模型,但在中频和高频段的精度等同于整车模型。Q准则显示1 mm网格可捕捉尺寸更小而涡量更大的涡核,这也正是1 mm网格在高频段精度更高的原因。考虑到计算效率,建议采用造型模型进行湍流压力脉动的计算,且在侧窗区域使用1 mm的加密区。

基于局域共振声子晶体结构的汽车空腔阻隔材料

在汽车车身空腔中设置空腔阻隔材料是控制旁路噪声的一种有效手段。本文中基于局域共振声子晶体的带隙理论,提出了一种空腔阻隔材料的结构设计方案。通过仿真计算和测试分析,证实所设计的空腔阻隔材料在一定频率范围存在声波带隙并可通过修改结构参数来调节,以有效提高其隔声性能。所提出的方案为车身侧围空腔中特定频率或特定频率范围的旁路噪声提供了一种有效的控制方法。

结构色纤维的研究进展

结构色具有绿色环保、低能低耗、不褪色等一系列优点。综述了纤维结构色生色机理、结构色纤维的制备方法及用途的研究进展,并分析了目前结构色纤维制备过程中存在的问题。

基于预瞄模糊控制的自动泊车算法研究

针对目前自动泊车系统转向不连续问题,提出一种两段式泊车路径规划算法,采用Sigmoid函数对路径进行函数拟合,确定泊车路径。建立了横向预瞄模型,对路径追踪误差进行估计,采用模糊控制方法,对拟合后的理想路径进行追踪;搭建了Pre Scan虚拟仿真环境,通过超声波传感器获取车位信息,对提出的基于预瞄模糊控制的自动泊车算法进行了仿真验证。仿真结果表明:Sigmoid函数对两段式泊车路径的拟合决定系数可达0.99以上;采用该预瞄模糊控制泊车算法,汽车能很好地追踪规划的路径,并成功泊入预定车位。

侧风下某车型A柱风噪优化研究

首先通过CFD分析发现某车型在侧风下风噪明显变大,而减小前风窗与A柱的断差和优化A柱型面可将A柱气流分离区体积分别减小约3 5 % 和2 0 % ,而在A柱添加装饰件可明显地减小A柱分离区的体积,最大降幅可达到6 4 % .其次,通过大涡模拟对侧风下A柱装饰件和原状态的流动特征和侧窗表面声压级进行对比分析表明,A柱添加装饰件后的侧窗表面的面积权重声压级在62. 5 - 2 000Hz范围内可降低2. 4-6. ldB.车内测试表明,装饰件方案对声压级和语音清晰度有明显的改善效果,且侧风下效果更明显,最大可到1.4dB（A）和8. 1 % .最后简洁地总结了 A柱的设计要点和改善风噪的措施.

基于台架试验和CAE的铝合金控制臂开发研究

针对某车型设计了铝合金控制臂,对该控制臂进行了台架试验和CAE分析,并根据试验分析结果对该控制臂进行了结构优化,给出了安全试验系数。对优化后的铝合金控制臂进行了验证试验,结果表明,结构优化后的铝合金控制臂不仅完全能够满足耐久试验要求,而且达到了减重34.4%的效果。

某SUV车身风阻的优化设计研究

采用CFD方法进行了某车身风阻分析和优化。在实际车型研发过程中,通过对某SUV前保险杠下部、发动机罩、车顶、后轮轮眉、背部造型和A柱等部位的仿真计算来揭示其优化原理和改进效果,并通过油泥模型和工装样车的风洞试验进行了部分方案的验证,以确定分析精度和方案有效性。通过对这些车身部位的分析和优化,显著降低了该车的风阻系数。

海洋大气环境下300M钢接触腐蚀防护研究

为了研究300M钢在海洋大气环境下的接触腐蚀及防护问题。文章将不同接触方式的300M钢在青岛团岛大气暴晒1年后进行疲劳寿命的测定,通过扫描电子显微镜(SEM)观察疲劳断口形貌,并运用概率统计中的T检验处理疲劳数据,分析了海洋大气环境下300M钢的疲劳性能的影响。结果表明:海洋大气腐蚀环境下涂漆及涂胶装配都能可以有效预防300M钢腐蚀,从而有效提高300M钢的疲劳寿命。

一涂高光且带有珠光效果内饰零件开发与研究

通过选用合适的油漆体系,调整油漆配方、优化喷涂工艺,完成一涂高光且带有珠光效果的油漆样板和零件开发及性能验证,实现了一涂方案外观效果与二涂方案无明显差异,并解决了在零件开发过程中出现的麻点、抛光印等问题,最终实现了在满足性能要求的前提下,开发出可量产的汽车内饰零件,实现了工艺的简化与生产成本的降低。

基于失调理论的曲轴扭转减振器参数优化研究

针对某款发动机曲轴的扭转共振问题,提出了一种来源于模态惯量法的扭转减振器(torsional vibration damper,简称TVD)参数优化方法。将曲轴多自由度扭振模型等效成单自由度扭振模型,通过对Den Hartog的最优同调设计理论进行研究推广,提出了TVD失调与过调的概念。以此为理论依据,针对TVD与曲轴耦合后在多个频率激励下均会出现扭转共振的特点,以曲轴Hub端的Overall角加速度曲线与理想直线的最大相对误差最小化为目标函数,以TVD频率调整因子为优化变量,建立了优化模型。计算结果显示,使用该优化模型能够更好地实现TVD与曲轴的合理匹配。试验测试结果表明,使用优化后的TVD能够降低发动机Hub端的扭振响应与加速噪声峰值,提升整机的噪声、振动与声振粗糙度(noise,vibration,and harshness,简称NVH)性能。

基于代理模型的集装箱载货车侧风下气动阻力的优化

为降低集装箱载货车在侧风作用下的燃油消耗量,对其导流罩进行优化。以最小化气动阻力为目标,导流罩的4个尺寸参数宽W、长L、高H和角度α为设计变量,采用最优拉丁方试验设计选取30个样本点,基于Kriging模型建立了代理模型进行优化。同时根据优化结果加工试验模型,通过风洞试验验证了优化方法的可行性,表明代理模型可很好地取代实际的仿真过程以进行优化,与初始导流罩相比,安装优化导流罩的集装箱载货车在侧风作用下的阻力系数最大可降低11.5%。

侧风下半挂货车侧移特性的分析与优化

为提高某带导流罩的半挂货车侧风作用下的行驶安全性,首先采用CFD与多体动力学软件,对高速行驶的半挂货车侧风作用下的侧移特性进行了分析;然后以导流罩为对象,采用优化拉丁超立方方法进行试验设计;最后基于Kriging模型建立了代理模型,并以此为基础,利用多岛遗传算法进行优化。结果表明,与安装初始导流罩的半挂货车相比,安装优化导流罩后的半挂货车在侧风作用下的侧向位移最大约降低了10%。

变形速度和温度对5182铝合金成形性能的影响

在室温和200℃条件下,通过单轴拉伸和杯突试验研究变形速度(1 mm/min,30 mm/min,90 mm/min,200 mm/min)对5182铝合金成形性能的影响,并通过光学显微镜观察金相组织。在室温低变形速度下成形,由于拉伸过程中发生了动态应变时效,拉伸应力-应变曲线呈锯齿状,在200℃下动态应变时效消失,得到光滑应力-应变曲线。在室温下,随变形速度的增加,杯突值由7.8 mm增加到8.4 mm;在200℃下,杯突值随变形速度的增加而减小,变形速度为1 mm/min,得到最大杯突值10.5 mm,相比室温的提高了34.6%。