一、有限元模型的几何精度对于碰撞分析结果的影响(论文文献综述)
谭飞[1](2021)在《钢铝双帽型保险杠碰撞性能对比研究及多目标优化》文中进行了进一步梳理为了得到碰撞性能良好且轻量化程度高的保险杠,在新型结构形式与轻质材料使用的基础上,提出一种钢铝双帽型保险杠,并且在保险杠横梁中填充泡沫铝,衍生出另外两种:均匀泡沫填充、功能梯度泡沫填充钢铝双帽型保险杠。建立三种保险杠的摆锤碰撞有限元模型,并对其简化有限元模型进行有效性验证。对三种保险杠进行碰撞性能对比分析,使用控制变量法分析三种保险杠的6种耐撞性指标,包括总吸能、比吸能、侵入量、碰撞力峰值、碰撞力效率和碰撞时间。首先,控制保险杠前、后帽厚度,对三种保险杠作对比分析;其次,控制填充泡沫的泡沫参数,对具有相同质量的两种泡沫填充保险杠作对比分析;最后,控制前、后帽厚度与泡沫参数,对功能梯度泡沫填充保险杠进行分析。保险杠结构性能对碰撞性能有显着影响,且对不同保险杠的影响也存在差异。为了得到性能优越的保险杠的具体设计参数,对保险杠作进一步的优化设计分析。对三种保险杠进行多目标优化设计,以最大比吸能、最小侵入量和最小碰撞力峰值为优化目标,以保险杠前、后帽厚度与泡沫参数为设计变量。使用优化拉丁方试验设计法在设计空间中均匀采样,对采样点进行有限元分析。使用经误差分析确定的径向基网络模型构建优化问题的近似代理模型,使用多目标粒子群算法对近似代理模型求解得到Pareto前沿。使用最小距离选择法在Pareto前沿中得到具体设计参数,将其代入保险杠中进行有限元分析,得到仿真分析值与近似代理模型预测值之间误差较小,且优化后的保险杠碰撞性能大幅度提高。将优化后的三种保险杠装配到经试验验证的整车模型中进行整车碰撞分析,对整车的B柱加速度、前围板侵入量、门框变形量和转向管柱跳动量与原车对比分析。研究发现:优化后保险杠的整车碰撞性能有所提升,且没有影响整车其他性能,因此保险杠的设计与优化工作是有效的。文章提出的未填充、均匀泡沫填充和功能梯度泡沫填充的钢铝双帽型保险杠,对保险杠设计研究能够提供一定的参考借鉴。
毛远远[2](2021)在《张吉怀铁路古阳河特大桥施工BIM技术研究与应用》文中认为预应力混凝土连续刚构桥是在铁路桥梁中比较普遍的一种桥梁结构形式,依托BIM技术,带来基建行业的第二次信息化产业革命浪潮,使用全新的信息技术手段,为预应力混凝土连续刚构桥在决策、设计、施工、运营等阶段,提供基于BIM技术的大数据支撑,为桥梁建设项目全生命周期提供各相关单位协同工作的平台,要求必须有高精度的三维信息化模型,而当前国内在桥梁精细三维信息模型建立及深化应用方面仍存在效率较低的问题,极大影响了BIM技术在铁路桥梁施工领域进一步扩展其发展空间并实现其应用价值。针对上述问题,本文以古阳河特大桥为研究对象,对其施工BIM技术应用进行了研究,摒弃传统手工直接建模或建立同类结构参数化模型在后期更改参数的方式,根据连续刚构桥主体结构及钢筋、钢束等的模型信息直接编制桥梁各组成部分三维信息模型构建插件,采用可视化用户界面与二维图纸数据交互,实现从平面数据到三维信息模型的快速高效转换,效率较传统方式提高区间在5-10倍左右,精度较传统参数化或手动建模也有较大幅度的提升,同时进行各部分三维信息模型的深化应用并研究了高效进行BIM-FEM格式转换的插件。为BIM信息模型的深层次应用奠定坚实的基础信息模型基础。具体研究内容如下:(1)根据古阳河特大桥混凝土结构物特征将桥梁整体进行结构划分,通过Autodesk公司提供的Revit应用程序接口(Application Programming Interface),结合C#编制三维信息模型快速构建插件软件;进行桥梁BIM模型在项目前期策划、进度计划、工程量统计、工程出图及轻量化方面的应用。(2)分析古阳河特大桥主梁钢筋的三维模型信息;通过Revit二次开发技术构建基于钢筋参数化造型和梁体约束的自动化钢筋布置插件,实现主梁钢筋的快速布置;通过PythonOCC技术研究钢筋信息模型建立的底层逻辑,编写钢筋信息模型生成类的函数库;结合布置的钢筋三维信息模型进行钢筋工程可视化交底、工程量统计、碰撞检测、进度计划管理、钢筋智能加工等BIM技术应用。(3)分析古阳河特大桥全桥钢束的空间构造特性及其三维模型信息;利用Revit二次开发技术,研发逻辑处理模块,实现关于钢束三维信息模型的自动定位生成;利用PythonOCC封装创建钢束模型的方法模块,以快速建立钢束三维信息化模型;进行钢束三维可视化交底、钢束工程量统计、钢束三维碰撞检测、钢束施工进度控制、预应力钢束智能张拉等BIM技术应用。(4)从BIM三维信息模型中提取古阳河特大桥有限元计算所需数据进行有限元分析,通过开发技术,实现BIM-FEM之间数据的转换,并将有限元计算结果进行分析,用于应力控制、变形控制和桥梁监测平台。
张本鹏[3](2021)在《一种拖挂式房车的侧翻安全性评价及结构改进》文中提出拖挂式房车由于其灵活性与价格优势,在旅居车市场的占比持续增大。但拖挂式房车的牵引方式,导致房车在行驶时易因各种因素发生侧翻。由于车厢封闭,车内安全措施不足,整车质量较大,侧翻导致的后果比普通汽车更加严重。因此,拖挂式房车的侧翻安全性能日益为行业所关注。在拖挂式房车结构强度方面,国内外相关的法律、法规、标准等不够完善。同时,作为一种小批量、多品种的产品,由于设计周期和研发投入的限制,针对拖挂式房车结构强度方面的探讨与研究明显弱于其它车辆。因此,相关的研究对行业而言,具有特殊意义,其结果也将进一步丰富行业经验。本文以一种基于板块组合的新型拖挂式房车结构为研究对象:结合本款房车的结构特点,建立车身骨架有限元模型,并验证模态及弯扭刚度的合理性。以FMVSS220、FMVSS216抗压强度标准为参考,分别建立符合仿真要求的正中施压和偏置施压有限元模型并进行抗压仿真求解。以ECER66标准为参考,建立侧翻有限元模型进行侧翻仿真求解。根据仿真结果从骨架变形、吸能情况、接触力三个方面分析该款拖挂式房车的侧翻安全性能,并探讨初始设计方案在结构安全性上的不足。通过仿真结果确定房车骨架结构中的薄弱区域,结合骨架结构特点和功能要求提出改进方案:对两组闭环梁及一组填充立柱进行位置分布优化,优化后的骨架模型在正中施压和偏置施压仿真中最大变形量分别减少6.1%、7.3%。对优化后的模型采用增加立柱法进行改进,改进后的模型在正中施压及偏置施压仿真中最大变形量分别减少16.4%、11%,但在侧翻仿真中顶部骨架的吸能量减少。对顶部骨架及侧围骨架增加辅助支撑,改进后的模型顶部承载力满足法规,最大变形量显着减少且在侧翻仿真中顶部骨架的吸能量达到76.3%,改进效果良好。选取梁的最优分布位置及辅助支撑作为改进方案,建立改进后的车身骨架几何模型,并以此为基础完成了样车的试制。本文的最终方案与分析结果直接用于基于板块组合的新型拖挂式房车的结构方案定型与试制,并达成预期性能。本文将抗压与侧翻性能引入拖挂式房车的结构方案的改良设计中,尽管本款房车在结构上具有特殊性,但其流程与结果对相关工作仍是具有参考价值的。
羊静[4](2021)在《基于POD降阶外推连续时空有限元方法及飞机碰撞快速模拟研究》文中研究表明连续时空有限元方法具有许多显着的优点,例如时空高精度、计算有效性、几何区域灵活性以及能量保守性等,近年来快速发展并且广泛地用于数值求解各种非定常偏微分方程。然而,对于经典的连续时空有限元方法,当时间插值多项式次数增大或者空间离散化网格分辨率提高时,计算代价会增加。特别是,在实际工程应用中,需要对大规模的连续时空有限元系统进行快速、准确的实时仿真,这些问题尤为突出,通常会在运算时间和计算机内存需求方面带来重大的挑战。因此,为了降低计算代价和提高计算效率,在确保获得高精度数值解的同时开发低维的连续时空有限元模型至关重要。20世纪70年代后期在美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,简记为NASA)Langley研究中心开展的动态结构碰撞分析实验很大程度上影响了飞机耐撞性和生存能力研究的方法和思想。尽管如此,迄今为止的大多数研究工作都只强调了飞机结构的碰撞损坏,据我们所知,目前尚没有文献充分解决与乘客受到的潜在伤害相关的问题。此外,即使借助先进的超级计算机和功能强大的商用软件,也需要长时间的计算才能模拟飞机碰撞。因此,研究如何快速模拟飞机碰撞过程,分析飞机结构耐撞性和乘客生存能力,进而优化飞机设计具有重要意义。针对上述科学问题,本论文基于特征投影分解(Proper Orthogonal Decomposition,简记为POD)建立高效率、高精度降阶外推连续时空有限元方法,并利用理论分析和数值模拟验证降阶外推连续时空有限元法的有效性和实用性。此外,我们运用模态分析和LS-DYNA平台在动态碰撞条件下同时对飞机结构和乘客碰撞力学和生物力学进行研究,并利用POD非侵入式建模提高碰撞模拟的计算效率。本论文研究能为工程问题的模拟、预测和设计服务,主要内容如下:(1)利用POD对二维Sobolev方程的经典连续时空有限元方法进行降阶研究。构建Sobolev方程的经典连续时空有限元模型,并给出经典连续时空有限元解的存在性、稳定性和收敛性的理论结果。分别考虑两种基于POD的降阶策略,一种是基于重建降阶连续时空有限元子空间,另一种是基于连续时空有限元解的系数向量。前者通过抽取最初很少个时间节点的经典连续时空有限元解重新构造POD基和降阶子空间,采用标准时空有限元法对降阶解的存在性、稳定性和收敛性进行分析。而后者只采用最初很少个时间节点的经典连续时空有限元解的系数向量构造POD基和降阶外推模型,通过矩阵方法证明降阶外推连续时空有限元解的存在性、稳定性和收敛性,使得理论分析非常地简洁、灵活,数值试验表明了发展的降阶外推连续时空有限元模型的有效性。(2)利用POD对二维非定常Stokes方程经典连续时空有限元方法解系数向量做降阶研究。首先将Stokes方程转换化成关于涡流函数的形式,并对其建立经典连续时空有限元模型,给出经典连续时空有限元解的存在性、稳定性和收敛性结果。然后利用POD发展降阶外推连续时空有限元模型,采用矩阵分析讨论降阶外推连续时空有限元解的存在性、稳定性和收敛性,并通过方腔流和圆柱绕流数值算例验证理论结果的正确性。(3)利用POD对非定常不可压Navier-Stokes方程的连续时空有限元法的解系数向量做降阶研究。首先建立Navier-Stokes方程的涡流形式的经典连续时空有限元模型,讨论经典连续时空有限元解的存在性、稳定性和收敛性,然后利用POD建立只含有很少未知量的高精度降阶外推连续时空有限元模型,并利用矩阵方法证明降阶外推连续时空有限元解的存在性、稳定性和收敛性,而且提供求解降阶外推格式的算法设计。最后利用后台阶流和机翼环绕流数值模拟证明理论分析和数值计算的一致性,进而表明降阶外推连续时空有限元方法的有效性和可行性。(4)研究动态碰撞条件下飞机结构和乘客的碰撞力学和生物力学以及基于POD降阶建模的飞机碰撞快速模拟。首先,对飞机的单节机身结构进行几何建模和基准测试模拟,以验证几何与数值模型的有效性。然后结合乘客假人的运动和飞机结构的振动进行模态分析,建立生物力学,以理解它们之间的基本交互作用。接着,借助多功能软件LS-DYNA作为平台在超级计算机集群上数值模拟不同场景下的一般性飞机碰撞试验,并将数值结果渲染到视频动画中,以便观察和分析飞机结构碰撞损坏和乘客伤害的机理。最后,运用非侵入式POD降阶建模对飞机碰撞过程快速模拟,与LS-DYNA仿真结果比较,验证POD降阶建模的可靠性。
李孟葵[5](2021)在《磁力型控制棒驱动机构电磁仿真与优化设计》文中提出随着世界科技与经济的快速发展,能源短缺问题日益凸显,核能作为一种环保性、安全性、经济性较好的清洁能源,越来越受到各国青睐;核电是核能应用最为广泛地形式之一,发展核电是我国国家安全的重要保障。压水型反应堆是目前最常用、最成熟的核电堆型之一,压水堆核电站控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanisms,CRDM)现普遍都采用磁力型控制棒驱动机构。磁力型控制棒驱动机构是利用电磁力及运动组件自身的重力来完成控制棒的提升、下降、保持及快速落棒等动作,从而使反应堆实现安全启动、停止反应堆、调节功率等功能。电磁设计是保障磁力型控制棒驱动机构安全稳定运行的关键技术,以往工程技术人员对CRDM进行了许多的相关研究,但还存在一些问题:(1)工程技术人员对CRDM进行了详细的电磁场分析计算,推导了电磁力的求解过程,但都未明确推导电磁线圈电流大小的确定过程;(2)磁力型控制棒驱动机构的运动过程是电磁场-流场-运动场多场耦合的复杂动态过程,涉及多学科问题,难以使用某一单个技术或者静态求解方法来进行准确求解。(3)磁力型控制棒驱动机构的运动是多场共同作用的结果,涉及多个零件,现有研究人员对主要碰撞零件之一的衔铁的研究较少,而衔铁发生碰撞,容易产生磨损,影响着整个驱动机构的使用寿命。针对以上所述问题,本文对磁力型控制棒驱动机构进行电磁仿真与优化设计研究,主要研究成果包括:(1)针对磁力型控制棒驱动机构的复杂运动过程,分析了驱动机构的运动过程及衔铁组件的受力情况,确定了电磁动态响应过程中衔铁开始运动时的动力学方程,研究了驱动机构涉及电场-磁场-流场-运动场的动态响应过程。从电路和磁路角度出发,推导了驱动机构电磁线圈电流的确定方法,建立了驱动机构电磁力的计算模型。(2)以磁力型控制棒驱动机构二维模型为基础,在驱动机构提升阶段,借助ANSYS Maxwell分析了保持衔铁、移动衔铁及提升衔铁的吸合过程,并建立了相应的数值模拟分析方法,分析了线圈匝数及电流、气隙尺寸、导磁环间距、电磁线圈间距与电磁力大小的影响关系。(3)研究了衔铁网格独立性验证对驱动机构衔铁碰撞模拟结果的影响关系,在驱动机构提升阶段,分析了保持衔铁、移动衔铁及提升衔铁的碰撞过程,进而分析了提升阶段中提升衔铁碰撞时的受力情况及最大应力的位置,并确定了提升衔铁作为优化设计的对象。(4)将提升衔铁作为优化对象,建立了基于代理模型的驱动机构提升衔铁优化设计流程。通过分析提升衔铁的功能特性及结构特征,确定了设计变量及其范围和优化目标。基于多种代理模型方法的精度对比,选择了标准二阶响应面方法来建立提升衔铁优化问题的代理模型。借助多目标遗传算法获得了最佳设计变量参数,完成了对提升衔铁的优化设计。
盛天放[6](2021)在《基于侧面碰撞乘员髋部损伤的汽车安全性能优化》文中进行了进一步梳理中国交通事故频发,如何减少驾乘人员在交通事故中的损伤,一直是汽车安全研究的重点。在汽车侧面碰撞中,髋部接受冲击范围广、强度大,易使驾乘人员伤残。因此,深入研究乘员髋部在侧面碰撞中的损伤情况,对提升车辆被动安全性有重要意义。本课题主要研究了人体生物力学有限元模型的建模方法,应用构建的人体下肢生物力学模型,分析了侧碰时髋部的损伤情况。以髋部损伤为基础,优化车辆侧面耐撞性。具体如下:(1)研究人体髋部的结构组成和损伤机理。深入研究人体髋部解剖学结构,分析髋部损伤原因和损伤类别,获得乘员髋部的损伤机理。研究不同侧碰法规下髋部损伤的评价准则。(2)下肢生物力学模型和整车侧碰模型的建立与验证。依据驾驶员驾驶姿态的下肢CT数据,建立具有精细解剖学结构的髋部下肢生物力学模型。模型由骨骼和软组织组成。利用仿真还原尸体生物力学实验,对比仿真与尸体实验的结果,并验证模型精度,同时研究生物力学模型的耐受极限。根据碰撞法规,建立整车侧面碰撞模型,并通过对照实车碰撞实验中车身形变和加速度验证整车侧面碰撞模型的准确性。(3)侧面碰撞安全性分析。将下肢模型与本课题组内建立的上身模型组成相对完整的真实人体有限元模型,进行侧面碰撞仿真,并与World SID假人侧面碰撞仿真进行对比,分析两者差异。通过对车辆侧围侵入量和人体骨骼所受应力进行分析得到乘员髋部损伤情况。根据髋部所受应力、吸收内能及整体加速度数据,评价乘员易受到AIS3+等级的损伤。(4)车辆侧面耐撞性的优化研究。选取强度更高的材料,替换原有结构件材料,对影响侧碰的主要结构件进行试验设计,并构建代理模型。基于优化算法对乘员舱侧面耐撞性进行优化。确定优化方案后,进行整车仿真,验证优化结果。优化结果表明,车辆侧围耐撞性提高,侧围结构件总质量降低。
代荣霄[7](2021)在《面向侧碰安全性和轻量化的某电动客车骨架可靠性优化》文中认为考虑车身结构的静态、模态性能、侧面碰撞安全性及可靠性对其轻量化设计的重要性,针对有限元方法优化迭代时计算量大、无法高效的实现优化的问题。本文以电动客车骨架为研究对象,整车质量为优化目标,弯曲、扭转工况下的静态、模态及碰撞性能指标为约束条件,基于代理模型方法对电动客车骨架进行侧面碰撞安全性与轻量化优化。首先,建立电动客车骨架静态、模态及侧面碰撞有限元(FE)模型,分析弯曲、扭转工况下车架的最大位移、应力分布、模态频率及振型,分析车架发生侧面碰撞时的能量、质量变化、侧面防护梁的侵入量及侵入加速度,全面评价客车骨架的刚度、强度、模态及侧面碰撞性能。然后,根据客车骨架区域化的相对灵敏度分析结果,选取11组优化设计变量,采用哈默斯雷采样(Hammersley)方法进行试验设计(DOE)获取样本点。通过最小二乘法(LSR)、移动最小二乘法(MLSM)及径向基神经网络方法(RBFNN)构建优化目标和约束的代理模型并进行精度对比,选择拟合精度较高的方法构建代理模型。最后,通过遗传算法(GA)和基于可靠性评估的序列优化算法(SORA)分别对车架进行确定性和可靠性优化,并进行可靠性对比分析。将优化后的设计变量值代入有限元模型进行仿真,并分析代理模型预测值与有限元模型仿真值的相对误差。选取可靠性优化结果进行圆整化(参数取整)作为最终的优化设计方案,通过有限元模型验证其符合工程设计要求。研究结果表明:在保证车架基本性能的前提下,可靠性优化后各项性能指标的可靠度达到100%,优化后客车骨架侧面防护梁上部侵入量Iup、中部侵入量Imid和下部侵入量Idown曲线峰值分别为94.11mm、86.9mm和46.43mm,比优化前分别降低了35.42%、31.14%和34.20%,侧面抗撞性明显提升。优化前的客车骨架重量为1.14452t,优化后为1.08757t,减重0.05695t,最终减重率达4.98%。综合不同拟合方法的优势构建代理模型有利于提高其优化预测的精度,代理模型方法在节约了计算成本的同时实现了可靠性优化的目标,对提高优化设计效率有重要意义。
王爽[8](2021)在《全新架构电动车底盘车架轻量化设计与性能匹配方法研究》文中研究表明随着汽车产业蓬勃发展及汽车产量的快速增长,自然、能源及环境问题尤为突出,节能和环保是当今经济社会及汽车工业发展的永恒主题。为了满足改善人居环境和减少有害物质排放的要求,汽车轻量化技术应运而生,成为汽车减少污染和节能增效的重要手段之一,同时为了尽快促成汽车与社会的绿色协调发展,纯电动车的普及也势在必行。但当下针对纯电动车的研发主要聚焦于电池和电子控制系统等方面,结构设计方面涉及较少,尤其针对全新架构电动车底盘车架结构的研究更为匮乏。另外,目前的纯电动车大多是基于燃油车结构进行的改装,其乘员舱与底盘车架之间的性能分配尚未明确,加上新材料在汽车结构上的不断应用与发展,因此针对电动车乘员舱与底盘车架性能分配和底盘车架的正向轻量化设计方法的研究迫在眉睫。本文以某全新架构电动车为对标车型,从乘员舱与底盘车架模块的集成系统(以下简称为“耦合系统”)的一阶模态及弯、扭刚度(基本NVH性能)的性能分解与集成匹配、碰撞能量分解与能量流传递路径、结构多工况联合拓扑优化、改进的设计变量筛选方法、改进的多目标粒子群算法和多属性决策法等进行了深入研究,最后优化出底盘车架结构的轻量化设计方案,并对轻量化底盘车架结构进行样件试制和试验验证。论文的主要研究内容概括如下:首先,建立对标车型底盘车架有限元模型、耦合系统有限元模型和整车有限元模型,计算了耦合系统的基本NVH性能并与对标车型相应数据进行对比,从而验证了耦合系统有限元模型的有效性;然后对对标车型底盘车架的正碰和侧碰工况下的结构耐撞性进行了分析,提取结构耐撞性指标。最后根据对标车的基本NVH性能和耐撞性能确定待开发底盘车架的设计目标。其次,提出了简单的矩形截面中空薄壁管结构分别模拟乘员舱、底盘车架模块及其集成的耦合系统,得出了在弯曲和扭转工况下,乘员舱、底盘车架模块和耦合系统满足并联弹簧关系;一阶弯曲模态下,耦合系统频率近似等于乘员舱频率与底盘车架频率值之差;一阶扭转模态下,乘员舱、底盘车架和耦合系统满足多项式关系;同时在对标车型上验证性能指标分解方法的有效性。接着对碰撞过程中的能量传递路径和能量指标分解方法进行了研究,计算了底盘车架比吸能和吸能比,最后基于该对标车底盘车架能量指标确定了待开发底盘车架的能量设计目标。接着,选用等效静态载荷与惯性释放结合的方法,将碰撞过程中的峰值在内的局部碰撞力均值引入拓扑优化中,按照变密度法与折衷规划法对底盘车架在多种碰撞工况下进行联合拓扑优化设计,建立底盘车架概念设计模型和整车模型。然后对待开发车进行计算分析并与设计目标进行了对比,结果表明该底盘车架初始结构耐撞性指标略有差距。因此考虑对该底盘车架结构进行多目标优化设计。然后,建立全新架构电动车底盘车架的全参数化模型,采用基于熵权法的TOPSIS方法筛选出最终设计变量。引入铝合金底盘车架部件的挤压成形工艺参数为约束条件。采用支持向量回归模型建立刚度和模态性能指标的代理模型,RBF模型建立耐撞性指标的代理模型。提出改进的多目标粒子群算法对底盘车架模型进行优化,获取Pareto前沿解。提出了博弈论与灰色关联分析结合的方法对Pareto前沿解进行优劣排序,得到最优设计方案。最后,对优化后底盘车架的基本NVH性能和结构耐撞性能进行计算,并与设计目标进行了对比分析,结果表明优化的底盘车架性能达到了设计目标要求,与初始模型相比,减重率达到12.16%;同时计算出该底盘车架结构与项目团队优化得到的碳纤维复合材料乘员舱集成装配后的质量为218kg,与同尺寸钢制结构的白车身质量314kg相比减重达到30.5%。最后对轻量化底盘车架样件进行基本NVH性能试验和正面台车碰撞试验,结果表明仿真计算结果与试验值相吻合,从而验证了底盘车架轻量化优化设计方法是可行有效的。
仲帅[9](2021)在《基于结构抗撞性的电动车白车身轻量化优化设计》文中提出随着节能减排与环保创新理念深入人心,国内外汽车产业面临着更大的挑战与机遇。在众多节能减排新技术中,汽车轻量化技术能直接有效地通过减小整车质量降低汽车能源消耗的同时改善汽车的操纵性和安全性。白车身作为汽车整车重要构成部分,其结构设计对整车性能及乘员的安全有较大影响。本文对某电动车白车身在保证其刚度、模态与结构抗撞性的前提下进行了结构多目标轻量化优化设计。通过白车身与整车有限元建模与分析、白车身优化设计性能指标提取、白车身结构区域划分及设计变量筛选以及多目标优化设计多个步骤完成了白车身的轻量化优化。在保持白车身性能基本不变的情况下取得了显着的轻量化效果。首先建立某电动车白车身有限元模型,对白车身弯扭刚度及前10阶主要低频弹性模态进行分析,并计算白车身轻量化系数。在此基础上,通过将白车身与底盘、动力总成和四门两盖进行总装,进而建立了整车有限元模型,并按国家标准GB11551-2014和GB20071-2006的试验规定,进行整车正碰、侧碰的仿真分析与试验验证。提取了白车身各项结构抗撞性指标,将各个指标作为白车身轻量化优化设计的依据。然后对白车身结构区域进行划分,根据车身不同零件承载、碰撞吸能及传递冲击力的特性将其分为非安全件及正碰、侧碰安全件。对非安全件进行结构灵敏度分析,对正碰、侧碰安全件分别进行结构贡献度分析。通过分析筛选出非安全件设计变量、正碰与侧碰安全件设计变量用于白车身轻量化优化设计。接着,为了解决考虑结构抗撞性的白车身轻量化优化设计模型规模大、计算效率低的问题,使用径向基函数(RBF)建立非安全件优化近似模型,采用克里金(Kriging)方法建立正碰、侧碰安全件的优化近似模型并对各个模型进行精度检验。使用遗传算法(NSGA)及第三代非劣质遗传算法(NSGA-III)分别对非安全件、安全件进行多目标轻量化优化设计,确定其轻量化优化设计方案。为了检验优化设计变量经圆整后白车身的性能,对白车身刚度、模态及正、侧碰结构抗撞性进行了分析,并与优化前的相应结果进行对比。结果表明,白车身弯扭刚度及一阶弯曲、扭转模态频率略有降低,但降幅均小于5%,符合设计要求。车身轻量化系数降低1.51%,正碰各个测点侵入量均有一定改善,左右侧冲击加速度略有增加但增幅均小于5%。侧碰各个位置侵入量及侵入速度有增有减,冲击加速度稍有增加,但变化幅度均不大。总体来说,轻量化白车身在满足刚度、模态频率及结构抗撞性的设计要求的条件下白车身质量从228kg降为216.4kg,降低了11.6kg,减重5.1%,取得了显着轻量化效果。
卫亮[10](2021)在《基于损伤断裂模型的地铁车辆碰撞事故仿真研究》文中研究表明地铁车辆耐撞性设计作为保护乘员的最后手段,日益受到科研机构与制造商的重视。在目前地铁碰撞仿真研究中,仿真结果难以通过试验数据进行充分验证,而发生过的地铁事故为车辆耐撞性的研究提供了珍贵的研究案例。本文从北京地铁某次的碰撞事故出发,使用有限元方法对碰撞事故进行重现。通过比较实际事故与仿真分析结构破坏变形的相同点和差异点,讨论常数等效塑性应变断裂模型的局限性。针对在事故中发生断裂的不锈钢板材,进行材料断裂试验和仿真建模,提出考虑壳单元尺寸效应的损伤断裂模型,并设计试验进行验证。具体涉及的研究内容可以分为以下五个方面:1.针对发生在北京的某次地铁碰撞事故中车体、钩缓及驾驶室内部的结构破坏进行调查,拼接还原车辆在事故中的最终状态。该次事故的调查,为本文后继的地铁车辆碰撞模型与车体金属断裂模型提供了建模与验证的研究对象。2.建立地铁碰撞事故的有限元模型并进行仿真模拟。通过仿真计算辅助事故调查,分析事故中暴露出的驾驶室结构弱点,提出改进设计方案,并在相同场景下进行仿真验证计算。事故车体结构变形与计算仿真结果的对比分析表明:常数应变断裂模型对车辆结构断裂的预测与实际事故有较大偏差,对关键部位材料的断裂模型进行建模研究,是进一步提高地铁碰撞仿真精度需要解决的重要问题。3.选取事故车体出现断裂的301L-HT不锈钢为试验材料,依据MMC(Modi-fied Mohr-Coulomb)断裂模型理论,设计使用标准拉伸试验、Arcan缺口拉伸试验,开展301L-HT不锈钢在不同应力状态下断裂性能试验。数值仿真与试验数据的对比表明:常数应变断裂模型低估了材料抵抗剪切断裂的能力,无法对复杂应力状态下的不锈钢板材的韧性断裂进行模拟。而MMC断裂模型能够使用精细的实体单元(0.1mm)描述不锈钢在不同应力状态下的断裂失效过程。但是,MMC断裂模型对断裂过程的模拟精度依赖于精细的实体单元,一旦改变单元尺寸或单元类型均会导致较大误差。4.论文针对MMC断裂模型无法直接应用于大尺寸壳单元的局限性,提出Mohr-Coulomb断裂准则的应力阈值?f与壳单元的尺寸le具有以下关系:?f?(el)-?。基于该假设推导出了MMC断裂模型和损伤软化模型关于壳单元尺寸的方程,建立了考虑壳单元尺寸因素的不锈钢损伤断裂模型。根据断裂试验数据,对本文提出的损伤断裂模型参数进行标定,为研究车体结构在碰撞中的断裂破坏过程奠定了基础。5.论文将考虑壳单元尺寸因素的不锈钢损伤断裂模型应用于不同场景下的地铁碰撞仿真分析。相较于常数应变失效模型,本文提出的损伤断裂模型,能够更加准确的预测车体在碰撞事故中的变形。依据欧洲轨道车辆耐撞性设计标准EN15227规定的碰撞场景,以12.5km/h和25km/h对事故中间车进行碰撞仿真。针对欧洲轨道车辆耐撞性设计标准无法考虑爬车因素。本文提出垂向偏置碰撞场景,用于分析爬车事故发生时地铁中间车体抵抗变形的能力。
二、有限元模型的几何精度对于碰撞分析结果的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、有限元模型的几何精度对于碰撞分析结果的影响(论文提纲范文)
(1)钢铝双帽型保险杠碰撞性能对比研究及多目标优化(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 论文研究背景及意义 |
1.2 保险杠研究现状 |
1.2.1 汽车保险杠简介 |
1.2.2 国内外研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 钢铝双帽型保险杠模型建立 |
2.1 碰撞有限元基础理论 |
2.2 保险杠设计法规标准 |
2.3 保险杠耐撞性评价指标 |
2.4 保险杠碰撞有限元模型建立 |
2.4.1 摆锤及保险杠几何结构 |
2.4.2 泡沫填充保险杠模型建立 |
2.4.3 有限元网格划分 |
2.4.4 材料模型设置 |
2.4.5 连接定义及接触定义 |
2.5 有限元模型验证 |
2.5.1 钢铝双帽管有限元模型验证 |
2.5.2 泡沫填充管有限元模型验证 |
2.6 本章小结 |
第3章 钢铝双帽型保险杠结构与性能对比分析 |
3.1 基础保险杠模型对比分析 |
3.2 前、后帽厚度对保险杠影响的对比分析 |
3.2.1 前帽厚度对保险杠影响的对比分析 |
3.2.2 后帽厚度对保险杠影响的对比分析 |
3.3 泡沫参数对功能梯度泡沫填充保险杠的影响 |
3.3.1 泡沫参数对保险杠质量的影响 |
3.3.2 泡沫参数对保险杠耐撞性指标的影响 |
3.4 泡沫参数对泡沫填充保险杠影响的对比分析 |
3.5 前、后帽厚度对功能梯度泡沫填充保险杠的影响 |
3.5.1 前帽厚度对保险杠耐撞性指标的影响 |
3.5.2 后帽厚度对保险杠耐撞性指标的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 钢铝双帽型保险杠碰撞性能多目标优化及对比分析 |
4.1 多目标优化方法简介 |
4.1.1 多目标优化问题表述 |
4.1.2 试验设计 |
4.1.3 近似代理模型 |
4.1.4 多目标优化算法 |
4.2 未填充保险杠多目标优化设计 |
4.2.1 多目标问题定义 |
4.2.2 试验设计 |
4.2.3 近似代理模型构建与选择 |
4.2.4 优化结果分析 |
4.3 均匀泡沫填充保险杠多目标优化设计 |
4.3.1 多目标问题定义 |
4.3.2 试验设计 |
4.3.3 近似代理模型构建与选择 |
4.3.4 优化结果分析 |
4.4 功能梯度泡沫填充保险杠多目标优化设计 |
4.4.1 多目标问题定义 |
4.4.2 试验设计 |
4.4.3 近似代理模型构建与选择 |
4.4.4 优化结果分析 |
4.5 钢铝双帽型保险杠多目标优化对比分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 钢铝双帽型保险杠整车碰撞对比分析 |
5.1 原整车正面碰撞分析 |
5.1.1 整车有限元模型建立 |
5.1.2 整车碰撞变形分析 |
5.1.3 整车碰撞曲线分析 |
5.2 优化后保险杠的整车碰撞对比分析 |
5.2.1 B柱加速度对比分析 |
5.2.2 前围板侵入对比分析 |
5.2.3 门框变形对比分析 |
5.2.4 转向管柱跳动量对比分析 |
5.3 本章小结 |
总结与展望 |
总结 |
展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间科研成果 |
致谢 |
(2)张吉怀铁路古阳河特大桥施工BIM技术研究与应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与研究意义 |
1.2 BIM概念、特点、平台分析 |
1.2.1 BIM概念 |
1.2.2 BIM特点 |
1.2.3 BIM平台 |
1.3 桥梁BIM国内外研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 研究内容与目的 |
第二章 古阳河特大桥BIM模型构建与应用 |
2.1 GIS地理信息系统模型的分析与构建 |
2.2 古阳河特大桥各构件模型信息分析 |
2.2.1 梁体模型信息分析 |
2.2.2 齿块模型信息分析 |
2.2.3 桥墩模型信息分析 |
2.2.4 基础模型信息分析 |
2.3 古阳河特大桥各构件三维信息模型创建 |
2.3.1 Revit二次开发技术简介 |
2.3.2 主梁信息模型创建 |
2.3.3 齿块信息模型创建 |
2.3.4 桥墩信息模型创建 |
2.3.5 基础信息模型构建 |
2.3.6 古阳河特大桥建模成果 |
2.4 古阳河特大桥三维信息模型BIM技术应用 |
2.4.1 前期策划和初步设计 |
2.4.2 进度计划管理与优化 |
2.4.3 工程量统计 |
2.4.4 工程出图 |
2.4.5 BIM轻量化 |
第三章 桥梁钢筋BIM模型构建与应用 |
3.1 桥梁钢筋BIM运用 |
3.2 桥梁钢筋模型信息分析 |
3.3 桥梁钢筋三维信息模型构建 |
3.3.1 利用Revit平台进行二次开发实现 |
3.3.2 利用PythonOCC开发实现 |
3.4 桥梁钢筋三维信息模型BIM技术应用 |
3.4.1 可视化交底与质量控制 |
3.4.2 工程量统计分析、成本管控及虚拟物料仓库的建立 |
3.4.3 三维碰撞检测 |
3.4.4 进度计划施工管理 |
3.4.5 基于BIM的钢筋智能应用 |
第四章 桥梁钢束BIM模型构建与应用 |
4.1 桥梁钢束BIM运用 |
4.2 桥梁钢束模型信息分析 |
4.3 桥梁钢束三维信息模型构建 |
4.3.1 利用Revit平台进行二次开发实现 |
4.3.2 利用PythonOCC开发实现 |
4.4 桥梁钢束三维信息模型BIM技术应用 |
4.4.1 可视化交底与质量控制 |
4.4.2 工程量统计分析、成本管控及虚拟物料仓库的建立 |
4.4.3 钢束三维碰撞检测 |
4.4.4 进度计划施工管理 |
4.4.5 基于BIM的预应力钢束智能张拉 |
第五章 基于桥梁BIM模型的悬臂施工计算与应用 |
5.1 基于BIM模型的连续刚构桥有限元模型创建 |
5.1.1 BIM模型结合悬臂施工助手、PSC助手的创建方法 |
5.1.2 BIM模型导出MCT命令流的创建方法 |
5.2 基于BIM模型的钢束有限元模型建立 |
5.3 有限元计算相关参数 |
5.4 施工阶段划分 |
5.5 有限元计算结果分析 |
5.5.1 应力计算结果分析 |
5.5.2 位移计算结果分析 |
5.6 有限元计算结果应用 |
5.6.1 应力控制 |
5.6.2 变形控制 |
5.6.3 桥梁监测平台 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(3)一种拖挂式房车的侧翻安全性评价及结构改进(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 汽车侧翻安全性相关法规 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 房车车身结构强度研究现状 |
1.3.2 汽车侧翻安全性研究现状 |
1.4 主要研究内容 |
2 车辆侧翻仿真理论基础及有限元建模 |
2.1 侧翻的介绍 |
2.1.1 车辆侧翻的定义 |
2.1.2 拖挂式房车侧翻的原因 |
2.2 车辆碰撞仿真理论基础 |
2.2.1 基本力学模型与控制方程 |
2.2.2 显式中心差分法 |
2.3 有限元模型的建立与基本性能分析 |
2.3.1 有限元分析软件 |
2.3.2 几何模型的建立 |
2.3.3 有限元模型的建立 |
2.3.4 车身骨架模态分析 |
2.3.5 弯扭刚度分析 |
2.4 本章小结 |
3 拖挂式房车顶部抗压仿真分析 |
3.1 顶部抗压试验介绍 |
3.1.1 正中施压试验介绍 |
3.1.2 偏置施压试验介绍 |
3.2 正中施压仿真分析 |
3.2.1 仿真参数的设置 |
3.2.2 加载速度的影响 |
3.2.3 仿真结果分析 |
3.3 偏置施压仿真分析 |
3.3.1 仿真参数的设置 |
3.3.2 仿真结果分析 |
3.4 本章小结 |
4 拖挂式房车的侧翻仿真分析 |
4.1 侧翻法规介绍 |
4.2 侧翻有限元模型的建立 |
4.2.1 临界侧倾角的计算 |
4.2.2 侧翻有限元模型的建立 |
4.3 侧翻仿真结果分析 |
4.3.1 能量结果分析 |
4.3.2 整车变形分析 |
4.3.3 应力分析 |
4.4 侧翻仿真效率提升方案研究 |
4.4.1 方案设计 |
4.4.2 方案验证 |
4.5 本章小结 |
5 房车结构改进及分析 |
5.1 房车骨架设计和改良的特殊性 |
5.2 改进方案的评价准则 |
5.3 预选改进方案概述 |
5.4 优化梁的位置分布 |
5.4.1 优化数学模型 |
5.4.2 仿真试验设计及优化结果 |
5.5 增加立柱法 |
5.5.1 方案确定 |
5.5.2 仿真结果分析 |
5.6 辅助支撑法 |
5.6.1 改进方案 |
5.6.2 抗压仿真分析 |
5.6.3 侧翻仿真分析 |
5.7 方案选择与讨论 |
5.8 样车试制 |
5.9 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(4)基于POD降阶外推连续时空有限元方法及飞机碰撞快速模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的和意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 偏微分方程研究进展 |
1.2.2 连续时空有限元方法的发展概况 |
1.2.3 POD降阶方法的发展概况 |
1.2.4 飞机耐撞性和乘客生存能力研究动态 |
1.4 本论文的主要工作 |
第2章 Sobolev空间和POD理论基础 |
2.1 Sobolev空间 |
2.2 预备公式和引理 |
2.3 POD方法 |
第3章 二维Sobolev方程基于POD降阶外推连续时空有限元方法 |
3.1 引言 |
3.2 二维Sobolev方程的经典连续时空有限元方法 |
3.2.1 二维Sobolev方程的经典连续时空有限元模型 |
3.2.2 二维Sobolev方程的经典连续时空有限元解的理论结果 |
3.3 二维Sobolev方程的POD降阶外推连续时空有限元法 |
3.3.1 构造POD基和降阶有限元子空间 |
3.3.2 二维Sobolev方程基于POD降阶外推连续时空有限元模型 |
3.3.3 降阶外推连续时空有限元解的存在唯一性、稳定性和收敛性 |
3.3.4 降阶外推连续时空有限元方法的算法实现 |
3.4 基于系数向量的降阶外推连续时空有限元方法 |
3.4.1 经典连续时空有限元模型的矩阵形式 |
3.4.2 基于系数向量构造POD基 |
3.4.3 基于系数向量的POD降阶外推连续时空有限元模型 |
3.4.4 基于矩阵方法的POD降阶解理论分析和算法实现 |
3.5 数值实验 |
3.6 本章小结 |
第4章 二维非定常Stokes方程基于POD降阶外推连续时空有限元方法 |
4.1 引言 |
4.2 二维Stokes方程的经典连续时空有限元方法 |
4.2.1 二维非定常Stokes方程的涡-流函数形式 |
4.2.2 二维Stokes方程基于涡-流函数的经典连续时空有限元模型 |
4.2.3 经典连续时空有限元模型的矩阵形式 |
4.3 二维Stokes方程基于POD降阶外推连续时空有限元方法 |
4.3.1 构造POD基 |
4.3.2 POD降阶外推连续时空有限元模型 |
4.3.3 降阶外推连续时空有限元解的理论分析 |
4.3.4 降阶外推连续时空有限元方法的算法实现 |
4.4 数值算例 |
4.4.1 方腔流数值模拟 |
4.4.2 圆柱绕流问题数值模拟 |
4.5 主要结论 |
第5章 Navier-Stokes方程基于POD降阶外推连续时空有限元格式 |
5.1 引言 |
5.2 非定常不可压Navier-Stokes方程的经典连续时空有限元法 |
5.2.1 Navier-Stokes方程的涡-流形式 |
5.2.2 Navier-Stokes方程的经典连续时空有限元格式 |
5.2.3 经典连续时空有限元格式的矩阵形式 |
5.2.4 经典连续时空有限元格式的牛顿迭代法 |
5.3 非定常Navier-Stokes方程的POD降阶外推连续时空有限元方法 |
5.3.1 构造POD基 |
5.3.2 建立POD降阶外推连续时空有限元格式 |
5.3.3 降阶外推连续时空有限元解的理论分析 |
5.3.4 降阶外推连续时空有限元格式的牛顿迭代法 |
5.3.5 降阶外推连续时空有限元格式的求解算法设计 |
5.4 数值算例 |
5.4.1 后台阶流数值模拟 |
5.4.2 机翼环绕流数值模拟 |
5.5 本章主要结论 |
第6章 飞机结构和乘客的碰撞力学和生物力学及基于POD快速碰撞模拟 |
6.1 引言 |
6.1.1 回顾DYCAST实验及其发展 |
6.1.2 机身结构和乘客假人的振动模态分析 |
6.1.3 带加固环的部分飞机机身的计算机建模和基准测试 |
6.1.4 章节安排 |
6.2 DYCAST部分机身模型的建立、发展和验证 |
6.2.1 模型的机械设计 |
6.2.2 针对Kumakura等进行的坠落测试试验的计算建模验证 |
6.3 生物力学:乘客假人的模态分析 |
6.3.1 两种类型乘客假人的固有振动频率和模态形状 |
6.3.2 橡胶碰撞测试假人的模态分析 |
6.3.3 LS-DYNA和橡胶测试假人之间的模态比较 |
6.3.4 橡胶假人的人工改进和修正 |
6.4 测试机身部分的固有振动模态分析 |
6.4.1 互动模态形状 |
6.4.2 碰撞测试假人的医学分析 |
6.5 一般碰撞场景下的数值模拟和损害分析 |
6.5.1 以侧倾角撞击地面 |
6.5.2 撞击不规则分形地面 |
6.5.3 高速撞击斜坡和地面 |
6.5.4 全面的伤害评估 |
6.6 基于POD降阶建模的飞机碰撞快速模拟 |
6.6.1 POD降阶建模 |
6.6.2 飞机碰撞快速模拟结果 |
6.7 本章结论 |
第7章 结论与展望 |
7.1 本文的主要结论 |
7.2 未来工作展望 |
参考文献 |
附录 |
A 计算机建模中各种力学组件材料特性和系统参数 |
B LS-DYNA计算机代码 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(5)磁力型控制棒驱动机构电磁仿真与优化设计(论文提纲范文)
ABSTRACT |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 现有控制棒驱动机构驱动类型比较 |
1.3 磁力型控制棒驱动机构的研究现状 |
1.4 课题来源及本文主要工作 |
1.4.1 课题来源 |
1.4.2 主要工作 |
1.5 本章小结 |
2 磁力型控制棒驱动机构的特性分析 |
2.1 驱动机构的运动过程分析 |
2.1.1 提升控制过程 |
2.1.2 下插控制过程 |
2.2 驱动机构衔铁部件的受力分析 |
2.3 驱动机构的动态响应分析 |
2.4 驱动机构的电磁特性分析 |
2.4.1 电路环节 |
2.4.2 磁路环节 |
2.5 本章小结 |
3 控制棒驱动机构的电磁瞬态仿真分析 |
3.1 Maxwell2D磁场仿真基本理论 |
3.1.1 电磁场基本定律与基本方程 |
3.1.2 Maxwell2D分析理论 |
3.2 电磁仿真模型建立 |
3.2.1 有限元模型的建立及材料定义 |
3.2.2 激励源与边界条件定义及加载 |
3.2.3 有限元网格划分 |
3.2.4 运动选项及求解参数设置 |
3.3 电磁仿真结果与分析 |
3.3.1 提升衔铁吸合过程 |
3.3.2 移动衔铁吸合过程 |
3.3.3 保持衔铁吸合过程 |
3.4 设计参数与电磁力的影响关系 |
3.4.1 线圈匝数及电流与电磁力的影响关系 |
3.4.2 气隙尺寸与电磁力的影响关系 |
3.4.3 导磁环间距与电磁力的影响关系 |
3.4.4 电磁线圈间距与电磁力的影响关系 |
3.5 本章小结 |
4 控制棒驱动机构衔铁碰撞分析 |
4.1 碰撞有限元理论基础 |
4.1.1 动态显示有限元分析 |
4.1.2 动态显示算法基本方程 |
4.2 基于显示动力学的衔铁碰撞分析 |
4.2.1 有限元模型的建立 |
4.2.2 网格独立性验证 |
4.2.3 施加载荷与约束 |
4.3 仿真结果分析 |
4.3.1 提升衔铁碰撞分析 |
4.3.2 移动衔铁碰撞分析 |
4.3.3 保持衔铁碰撞分析 |
4.4 本章小结 |
5 基于代理模型的提升衔铁优化设计 |
5.1 基于代理模型的优化设计流程 |
5.2 设计变量及优化目标的确定 |
5.2.1 设计变量 |
5.2.2 优化目标 |
5.3 设计变量的试验设计 |
5.3.1 试验设计方法简述 |
5.3.2 试验设计样本点生成 |
5.4 代理模型的建立 |
5.4.1 常用代理模型函数构造方法 |
5.4.2 代理模型的精度及选择 |
5.5 基于MOGA的提升衔铁多目标优化设计 |
5.5.1 基于MOGA的优化流程 |
5.5.2 提升衔铁优化设计数学模型 |
5.6 优化结果与分析 |
5.6.1 设计变量敏感性分析 |
5.6.2 优化效果分析 |
5.7 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
读研期间参与项目与研究成果 |
致谢 |
(6)基于侧面碰撞乘员髋部损伤的汽车安全性能优化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 汽车被动安全研究方法 |
1.2.1 交通事故统计与分析 |
1.2.2 整车以及滑台试验 |
1.2.3 有限元仿真分析 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 本文研究内容 |
第2章 乘员髋部的结构及损伤机理 |
2.1 乘员髋部解剖学结构 |
2.1.1 骨骼结构的组成 |
2.1.2 肌肉组织的组成 |
2.1.3 韧带组织的组成 |
2.2 乘员髋部损伤机理 |
2.2.1 髋部的损伤原因 |
2.2.2 髋部的损伤形式 |
2.2.3 髋部损伤分类 |
2.3 髋部的损伤程度与评价准则 |
2.3.1 髋部的损伤程度 |
2.3.2 髋部损伤评价准则 |
2.4 本章小结 |
第3章 人体下肢及侧面碰撞模型建立与验证 |
3.1 人体下肢有限元模型建模方法 |
3.2 建立人体下肢有限元模型 |
3.2.1 几何重建 |
3.2.2 网格划分 |
3.2.3 下肢有限元模型的组建 |
3.3 人体下肢有限元模型参数的研究及下肢有限元模型验证 |
3.3.1 生物力学模型材料与参数的选择 |
3.3.2 骨盆模型可靠性验证 |
3.3.3 含软组织髋部模型侧向冲击 |
3.3.4 长骨模型可靠性验证 |
3.3.5 大腿和小腿模型可靠性验证 |
3.3.6 股骨头模型可靠性验证 |
3.4 真实人体有限元模型的组建 |
3.5 车辆侧面碰撞有限元模型建立与验证 |
3.5.1 车辆侧面碰撞模型的建立 |
3.5.2 侧面碰撞模型可靠性验证 |
3.6 真实人体有限元模型与假人有限元模型侧面碰撞对比 |
3.6.1 真实人体有限元模型与假人模型对比 |
3.6.2 带有驾驶员侧面碰撞模型的建立 |
3.6.3 真实人体有限元模型与假人有限元模型侧面碰撞对比 |
3.7 本章小结 |
第4章 碰撞安全性分析 |
4.1 侧围的形变分析 |
4.2 B柱的侵入量和侵入速度 |
4.2.1 B柱侵入量 |
4.2.2 B柱侵入速度 |
4.3 车门防撞梁侵入量和侵入速度 |
4.4 乘员髋部损伤分析 |
4.4.1 撞击力 |
4.4.2 骨盆吸收内能情况 |
4.4.3 耻骨受力 |
4.4.4 髋骨应力分析 |
4.4.5 髋关节以及股骨应力分析 |
4.4.6 髋部整体加速度分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 车辆侧碰耐撞性优化 |
5.1 试验设计与优化方法 |
5.1.1 优化的拉丁方试验设计 |
5.1.2 代理模型与优化算法 |
5.2 优化问题定义 |
5.2.1 关键结构件的选择与确定 |
5.2.2 设计变量与优化目标的选择 |
5.3 优化过程 |
5.3.1 试验设计 |
5.3.2 建立代理模型 |
5.3.3 优化结果分析 |
5.4 整车仿真验证 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(7)面向侧碰安全性和轻量化的某电动客车骨架可靠性优化(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 车身轻量化研究现状 |
1.2.2 汽车碰撞安全研究现状 |
1.2.3 代理模型应用研究现状 |
1.2.4 可靠性优化应用研究现状 |
1.3 研究现状总结 |
1.4 本文研究内容及组织安排 |
第二章 电动客车骨架静态与模态分析 |
2.1 有限元方法及软件介绍 |
2.2 客车骨架几何模型的建立 |
2.3 客车骨架有限元模型建立 |
2.3.1 模型简化 |
2.3.2 网格划分 |
2.3.3 连接与悬架的模拟 |
2.3.4 单位及材料属性 |
2.3.5 载荷与工况约束 |
2.4 静态分析 |
2.4.1 弯曲工况 |
2.4.2 扭转工况 |
2.5 模态分析 |
2.5.1 自由模态分析 |
2.5.2 弯曲模态分析 |
2.5.3 扭转模态分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 电动客车骨架侧面碰撞仿真分析 |
3.1 碰撞分析及LS-DYNA软件介绍 |
3.1.1 碰撞分析介绍 |
3.1.2 LS-DYNA软件介绍 |
3.2 侧面碰撞模型建立 |
3.2.1 客车骨架有限元模型 |
3.2.2 移动壁障及地面的建立 |
3.2.3 单位及材料属性 |
3.2.4 载荷与初始条件 |
3.2.5 接触及控制卡片设置 |
3.3 仿真结果验证 |
3.3.1 能量曲线分析 |
3.3.2 质量增加曲线分析 |
3.4 电动客车侧面碰撞性能分析 |
3.4.1 电动客车侧碰变形分析 |
3.4.2 电动客车侧碰侵入量分析 |
3.4.3 侧碰侵入加速度分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 电动客车骨架性能指标代理模型的建立 |
4.1 设计变量与输出响应 |
4.1.1 设计变量 |
4.1.2 输出响应 |
4.2 试验设计 |
4.3 代理模型拟合 |
4.3.1 最小二乘法构建代理模型 |
4.3.2 移动最小二乘构建代理模型 |
4.3.3 径向基神经网络构建代理模型 |
4.4 代理模型精度分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于代理模型的电动客车骨架轻量化优化 |
5.1 确定性优化 |
5.1.1 基于遗传算法的确定性优化 |
5.1.2 确定性优化可靠性分析 |
5.2 可靠性优化 |
5.2.1 基于可靠性评估的序列优化 |
5.2.2 确定性与可靠性优化结果对比 |
5.3 工程可行性验证 |
5.3.1 优化结果圆整化 |
5.3.2 客车静态性能优化前后对比 |
5.3.3 客车模态性能优化前后对比 |
5.3.4 客车碰撞性能优化前后对比 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 攻读硕士学位期间所取得的科研成果 |
(8)全新架构电动车底盘车架轻量化设计与性能匹配方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 电动汽车轻量化背景和意义 |
1.2 全新架构电动汽车车身和底盘车架研究进展 |
1.2.1 非全承载式车身和底盘车架结构阐述 |
1.2.2 车身及底盘车架结构轻量化技术路径 |
1.3 汽车结构轻量化优化设计方法研究进展 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 全新架构电动汽车底盘车架性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 对标车型底盘车架与整车有限元建模与分析 |
2.2.1 底盘车架与耦合系统有限元建模 |
2.2.2 耦合系统刚度与模态分析 |
2.2.3 底盘车架刚度与模态分析 |
2.2.4 乘员舱刚度与模态分析 |
2.2.5 底盘车架正碰耐撞性分析 |
2.2.6 底盘车架侧碰耐撞性分析 |
2.3 确定设计目标 |
2.4 本章小结 |
第3章 底盘车架性能指标分解方法研究 |
3.1 简化框架结构有限元模型 |
3.2 底盘车架框架结构刚度指标分解方法研究 |
3.3 底盘车架结构模态分解方法研究 |
3.4 底盘车架碰撞能量指标分解方法的研究 |
3.4.1 正面碰撞工况下底盘车架性能指标分解方法 |
3.4.2 侧面碰撞工况下底盘车架性能指标分解方法 |
3.5 本章小节 |
第4章 全新架构电动车底盘车架结构概念设计方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 底盘车架碰撞工况下的拓扑优化研究 |
4.2.1 基于碰撞力的等效静态载荷研究 |
4.2.2 基于碰撞工况的惯性释放原理 |
4.3 底盘车架结构多工况联合拓扑优化设计 |
4.3.1 底盘车架多工况联合拓扑方法研究 |
4.3.2 底盘车架多工况联合拓扑优化设计 |
4.4 底盘车架初始结构性能分析 |
4.4.1 底盘车架材料力学性能试验 |
4.4.2 Johnson-Cook材料模型及参数确定 |
4.4.3 底盘车架及整车模型建立 |
4.4.4 底盘车架及耦合系统的基本NVH性能分析 |
4.4.5 底盘车架结构耐撞性研究 |
4.5 本章小节 |
第5章 底盘车架结构-工艺-性能一体化多目标优化设计方法研究 |
5.1 引言 |
5.2 底盘车架结构参数化设计方法研究 |
5.3 底盘车架结构变量筛选方法研究 |
5.3.1 试验设计 |
5.3.2 变量筛选 |
5.4 底盘车架结构代理模型研究 |
5.4.1 代理模型方法 |
5.4.2 构建代理模型 |
5.5 底盘车架结构-工艺-性能一体化多目标优化设计 |
5.5.1 改进的多目标粒子群算法研究 |
5.5.2 底盘车架结构多目标优化设计 |
5.5.3 博弈论与灰色关联分析集成方法 |
5.6 本章小节 |
第6章 轻量化底盘车架结构性能分析与试验验证 |
6.1 引言 |
6.2 轻量化底盘车架刚度与模态分析 |
6.3 轻量化底盘车架结构耐撞性分析 |
6.3.1 正碰耐撞性对比分析 |
6.3.2 侧碰耐撞性对比分析 |
6.3.3 轻量化优化结果对比分析 |
6.4 轻量化底盘车架结构样件试制及性能验证 |
6.4.1 低阶固有频率试验验证 |
6.4.2 底盘车架静态刚度试验验证 |
6.4.3 底盘车架耐撞性试验验证 |
6.5 本章小节 |
第7章 总结与展望 |
7.1 研究总结 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(9)基于结构抗撞性的电动车白车身轻量化优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景和意义 |
1.2 白车身轻量化技术路径 |
1.2.1 结构优化设计 |
1.2.2 先进制造工艺 |
1.2.3 高强轻质材料 |
1.3 白车身轻量化评价方法 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 白车身轻量化优化设计理论基础 |
2.1 有限元基础 |
2.1.1 有限元方法概述 |
2.1.2 结构特征值分析 |
2.1.3 显式非线性有限元理论 |
2.2 基于代理模型的多目标优化设计 |
2.2.1 试验设计方法 |
2.2.2 代理模型方法 |
2.2.3 多目标优化算法 |
2.3 本章小结 |
第三章 白车身和整车有限元建模 |
3.1 引言 |
3.2 白车身有限元建模 |
3.2.1 几何模型清理 |
3.2.2 白车身网格划分及网格质量检查 |
3.2.3 模型连接 |
3.2.4 材料属性赋予 |
3.3 整车有限元建模 |
3.4 小结 |
第四章 白车身性能仿真分析与验证 |
4.1 引言 |
4.2 白车身弯曲、扭转刚度分析 |
4.2.1 弯曲刚度仿真分析 |
4.2.2 扭转刚度仿真分析 |
4.3 白车身低阶自由模态分析 |
4.4 白车身结构抗撞性分析与验证 |
4.4.1 整车正面碰撞仿真分析与验证 |
4.4.2 整车侧碰仿真分析与验证 |
4.4.3 白车身结构抗撞性指标提取 |
4.5 小结 |
第五章 白车身轻量化多目标优化设计 |
5.1 引言 |
5.2 白车身灵敏度及贡献度分析 |
5.2.1 白车身结构零部件划分 |
5.2.2 白车身非安全件灵敏度分析 |
5.2.3 白车身安全件结构贡献度分析 |
5.3 白车身非安全件多目标轻量化优化设计 |
5.3.1 非安全件多目标优化数学模型构建 |
5.3.2 非安全件试验设计及近似模型构建 |
5.3.3 白车身非安全件多目标轻量化优化设计 |
5.4 正碰安全件多目标轻量化优化设计 |
5.4.1 正碰安全件多目标优化设计数学建模 |
5.4.2 正碰安全件试验设计及近似模型构建 |
5.4.3 正碰安全件多目标优化设计 |
5.5 侧碰安全件多目标轻量化优化设计 |
5.5.1 侧碰安全件多目标优化数学模型构建 |
5.5.2 侧碰安全件试验设计及近似模型构建 |
5.5.3 侧碰安全件多目标优化设计 |
5.6 小结 |
第六章 轻量化优化前后白车身性能分析对比 |
6.1 白车身弯曲和扭转刚度分析对比 |
6.2 白车身自由模态分析对比 |
6.3 正碰结构抗撞性分析对比 |
6.4 侧碰结构抗撞性分析对比 |
6.5 小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简介 |
致谢 |
(10)基于损伤断裂模型的地铁车辆碰撞事故仿真研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 轨道车辆耐撞性设计标准现状 |
1.2.2 轨道车辆碰撞试验与仿真研究现状 |
1.2.3 金属损伤断裂模型研究现状 |
1.3 研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 碰撞事故地铁车体结构破坏调查 |
2.1 事故地铁车辆结构变形 |
2.1.1 头车及驾驶室结构变形 |
2.1.2 中间车厢结构变形 |
2.2 钩缓系统的结构破坏 |
2.2.1 全自动车钩的结构破坏 |
2.2.2 半永久车钩的结构破坏 |
2.3 本章小结 |
3 基于常数应变断裂模型地铁碰撞事故的仿真研究 |
3.1 地铁碰撞事故的有限元模型 |
3.1.1 事故地形模型 |
3.1.2 车体有限元模型 |
3.1.3 点焊模型与车体材料模型 |
3.1.4 轮轨接触与悬挂系统模型 |
3.1.5 扩张式钩缓装置模型 |
3.1.6 碰撞事故有限元模型 |
3.2 事故仿真整体碰撞响应 |
3.2.1 摩擦系数对碰撞事故仿真的影响 |
3.2.2 整体能量变化 |
3.2.3 各节车厢速度变化 |
3.3 头车结构碰撞变形和改进设计 |
3.3.1 头车与河道碰撞变形过程 |
3.3.2 头车结构改进方案的仿真计算 |
3.4 中间车的碰撞变形计算结果 |
3.5 本章小结 |
4 基于MMC断裂模型不锈钢的断裂模拟研究 |
4.1 Modified Mohr-Coulomb断裂模型 |
4.2 试验设置 |
4.2.1 标准单轴拉伸试验 |
4.2.2 Arcan缺口拉伸试验 |
4.2.3 动态拉伸试验 |
4.3 常数应变断裂模型对照组 |
4.4 基于Arcan缺口试验的断裂参数标定 |
4.5 MMC准则在壳单元的应用局限性 |
4.5.1 单元尺寸的影响 |
4.5.2 壳单元尺寸的影响 |
4.6 本章小结 |
5 考虑壳单元尺寸因素的损伤断裂模型 |
5.1 考虑壳单元尺寸因素的MMC损伤断裂模型 |
5.1.1 考虑单元尺寸因素的MMC断裂模型 |
5.1.2 考虑壳单元尺寸因素损伤软化模型 |
5.2 考虑壳单元尺寸损伤断裂模型的参数标定 |
5.2.1 初始损伤应力σ_(crit)的标定 |
5.2.2 损伤软化指数n的标定 |
5.2.3 应力集中指数β的标定 |
5.3 考虑壳单元尺寸因素的损伤断裂模型验证 |
5.3.1 Arcan缺口试验仿真(0.5mm壳单元) |
5.3.2 延伸弯曲验证试验 |
5.4 本章小结 |
6 基于有限元的地铁碰撞仿真研究 |
6.1 基于损伤断裂模型地铁碰撞事故的仿真 |
6.2 基于EN15227标准中间车耐撞性场景的车体碰撞仿真 |
6.2.1 基于EN15227的地铁中间车碰撞仿真 |
6.2.2 25km/h撞击速度的地铁中间车碰撞仿真 |
6.3 垂向偏置碰撞场景 |
6.3.1 垂向偏置碰撞场景设定 |
6.3.2 垂向偏置碰撞场景仿真结果 |
6.3.3 前后车速度差对车体变形的影响 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 本文创新性工作 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录A 301L-HT不锈钢韧性断裂试验 |
A.1 试验目的 |
A.2 试验设备与样件 |
A.3 试验步骤 |
A.4 试验结果 |
A.4.1 试验载荷-位移曲线 |
A.4.2 标准拉伸试验的断裂位移 |
A.4.3 DIC测量的断裂应变 |
附录B 韧性断裂有限元模拟LS-DNYA关键字 |
B.1 0.1mm实体单元MMC断裂模型关键字 |
B.2 0.5mm壳单损伤断裂模型关键字 |
B.3 列车碰撞301L-HT材料断裂模型材料关键字 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
四、有限元模型的几何精度对于碰撞分析结果的影响(论文参考文献)
- [1]钢铝双帽型保险杠碰撞性能对比研究及多目标优化[D]. 谭飞. 陕西理工大学, 2021(08)
- [2]张吉怀铁路古阳河特大桥施工BIM技术研究与应用[D]. 毛远远. 石家庄铁道大学, 2021(01)
- [3]一种拖挂式房车的侧翻安全性评价及结构改进[D]. 张本鹏. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]基于POD降阶外推连续时空有限元方法及飞机碰撞快速模拟研究[D]. 羊静. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [5]磁力型控制棒驱动机构电磁仿真与优化设计[D]. 李孟葵. 四川大学, 2021(02)
- [6]基于侧面碰撞乘员髋部损伤的汽车安全性能优化[D]. 盛天放. 燕山大学, 2021(01)
- [7]面向侧碰安全性和轻量化的某电动客车骨架可靠性优化[D]. 代荣霄. 昆明理工大学, 2021(01)
- [8]全新架构电动车底盘车架轻量化设计与性能匹配方法研究[D]. 王爽. 吉林大学, 2021(01)
- [9]基于结构抗撞性的电动车白车身轻量化优化设计[D]. 仲帅. 吉林大学, 2021(01)
- [10]基于损伤断裂模型的地铁车辆碰撞事故仿真研究[D]. 卫亮. 北京交通大学, 2021(02)