可变自身质量2.5~3.5 t的碰撞试验台车优化设计

针对普通台车质量始终固定不变的不足,设计了一款自身质量在2.5~3.5 t可变的桩基碰撞试验台车。将配重盒按照质心前后对称的方式安装,通过改变配重盒内质量块个数改变台车质量。以使碰撞立柱产生的应力最小化及台车质量与预期质量最一致为目标,以碰撞速度及撞击点偏移距离为噪声因素对台车进行优化设计。算例表明,文中的台车适于桩基碰撞试验。

抗撞结构桩基承载能力的撞击头部设计方法

为从动态冲击试验中获取毁灭性碰撞时准确的特征参数,考虑动态冲击试验中台车撞击头对试验结果的影响,参考反求凸轮轮廓的设计思想,提出了根据立柱倒伏的路径反求撞击头轮廓的设计方法。此外,成功将台车撞击埋入硬黏土中的单柱有限元仿真模型校准为台车动态冲击试验,并利用校准后的有限元仿真模型对反求出的撞击头轮廓进行仿真分析,验证了反求出的撞击头能够反映桩基真实的承载能力。

新型中央分隔带护栏多目标优化设计

鉴于目前中央分隔带护栏常发生立柱绊阻现象,设计了一种新型中央分隔带护栏。采用显式非线性有限元模拟对新型中央分隔带护栏的碰撞安全性进行评估,分析了乘员碰撞速度(v),乘员碰撞后加速度(a),驶出角(exit angle,EA),车辆离去距离(d)以及最大横向位移(maximun lateral displacement,MD)等碰撞后动力学响应。综合考虑,选择乘员碰撞y方向加速度(a y)、车辆离去距离(d)作为目标函数,通过构建RBF(radial basis function)代理模型以减少计算成本;最后使用多目标遗传算法进行优化,获得护栏最佳设计参数;在小型客车、中型客车、大型货车碰撞下,新型中央分隔带护栏显示出良好的导向能力。有限元模拟结果表明,该护栏可有效预防立柱绊阻现象,车辆离去距离仅为2.06 m,乘员碰撞y方向加速度为118.2 m/s 2,满足SB级护栏防护要求。

剪切挤胀吸能式可导向防撞垫的优化设计

将耐撞性拓扑优化结果与剪切挤胀吸能思想结合,提出一种剪切挤胀吸能式可导向防撞垫,再基于稳健性设计方法,获取其最优结构参数。首先,利用耐撞性拓扑优化获取最佳传力路径;其次,将剪切挤胀吸能思想融入到防撞垫的设计中,从而提出一种剪切挤胀吸能式可导向防撞垫,再利用有限元模型基于稳健性设计方法,确定防撞垫吸能单元的最优尺寸。结果表明,剪切挤胀吸能式可导向防撞垫对碰撞车辆和乘员能提供更好的保护。

基于拓扑优化的TS级可导向防撞垫设计

为解决现有可导向防撞垫设计方法单一的问题,设计出符合当前法规要求的可导向防撞垫,以耐撞性拓扑优化方法为基础方法,通过建立汽车-防撞垫模型并对其正碰工况下进行拓扑优化分析,从中提取出吸能单元的基础构型,以正碰时汽车质心加速度大小作为评价指标,采用正交设计和稳健性设计方法对吸能单元的尺寸做出进一步优化,最终得到吸能单元的最优尺寸。仿真试验结果表明,以耐撞性拓扑优化为基础的设计方法行之有效,所设计出的TS级可导向防撞垫符合现行要求。

超弹性可导向防撞垫设计

基于耐撞性拓扑优化方法以及稳健性设计方法,设计出了一种高等级超弹性可导向防撞垫,可在实现轻量化要求的同时实现可导向防撞垫整体质量最优。以实现能量吸收最大化为优化设计目标,对防撞垫的吸能单元进行耐撞性拓扑优化分析,确定吸能单元的最优传力路径,提取构型清晰的吸能单元;对建立的可导向防撞垫有限元模型进行了碰撞安全性验证。将试验车辆的角度、速度、质量的不确定性作为噪声因子,基于稳健性设计方法,确定了可导向防撞垫吸能单元的最优尺寸。结果表明:耐撞性拓扑优化方法和稳健性设计方法行之有效,TS级超弹性可导向防撞垫能够满足现行评价标准要求。

桩基动力学模型参数反演识别方法

针对桩基模型参数存在不确定性的问题,提出一种桩基模型参数反演识别方法。以测点和敲击点作为噪声因素,综合考虑模型中不同测点和敲击工况下加速度响应对反演结果的影响,利用多信息融合方法将多个评分值融合成唯一的参数反演识别目标响应值。研究结果表明:利用本研究方法得到的反演曲线与仿真曲线拟合良好。本研究为桩基模型参数反演识别提供了一定的借鉴。

基于虚拟仪器的桩基动力学模型参数识别系统

为了快捷、准确地获取桩基横向动力学模型的参数,通过建立桩基激振理论模型,并求解得到桩基测点加速度响应的理论结果;利用激振方法,用加速度传感器获取桩基测点加速度响应的试验结果;通过计算桩基测点加速度响应理论结果和试验结果的动态时间弯曲(dynamic time warping,DTW)距离的均方根,将问题转换为目标函数的寻优问题;利用遗传算法进行桩基模型参数的寻优;为解决参数识别过程中复杂数据的运算问题,实现工程实用化,通过COM组件实现MATLAB与LabVIEW混合编程,开发出一套桩基模型参数智能识别系统软件。最后,通过算例说明本研究方法是有效的,且具有工程实践意义。

汽车多元动态系统仿真模型响应分析方法

针对动态系统仿真模型有效性验证中输出响应间存在强相关性的问题,基于误差评分法和主成分分析法,提出了一种既能全面分析动态系统输出响应间曲线特征差异,又能解决输出响应间相关性问题的多元响应分析(MRA)方法,并结合具体实例对MRA方法进行了验证。结果表明,该方法能够实现多元数据的降维并对具有强相关性的数据进行评分,提高了验证效率和鲁棒性。