摘要：车辆的疲劳及NVH特性与其刚度密切相关。构成车身骨架的横纵梁一般通过支架或翻边经点焊或铆接连接,因此,除梁本身截面外,其支撑和连接形式也对装配刚度影响很大。应用解析法讨论了边界支撑刚度与实际装配刚度的数学关系并绘制了相应曲线。分析并比较了多种截面薄壁梁的弯曲与扭转特性。应用有限元法计算了不同支撑形式下的实际装配刚度。从轻量化设计角度,提出了承担不同作用的梁类零件应选择的最佳结构。

摘要：白车身等大型结构通常是由几百个不同形状的冲压薄板焊接而成的复杂系统。由于影响参数多,应用商业结构分析软件自动实现其动态优化十分困难。为优选设计变量,分别推导了固有频率和振型矢量对其几何参数的灵敏度公式。将解析法与数值计算相结合,对商业有限元软件进行了二次开发。通过修改少量零件的厚度参数,使固有频率和振型均得到明显改善。3个有关汽车车身优化的应用实例,表明采用的方法对实现大型复杂结构的固有频率和振型优化是有效的。

摘要：为实现不同冲击载荷下的吸能管结构逆向设计,应用复合材料强度和刚度理论,计算得到树脂基纤维增强复合材料正交各向异性的力学参数,同时应用非线性显式有限元算法模拟了轴向冲击载荷作用下管件的动态断裂过程。根据正交设计原理,得到了管件比吸能与其几何参数之间的非线性映射关系,并构造出了相应的响应表面。按照汽车正面碰撞对冲击加速度的要求,应用序列二次规划算法对吸能管进行了优化设计,得到了具有较优吸能效率和较小冲击力峰值的吸能管结构参数。结果显示:方管的变形模式、吸能量、冲击载荷-位移曲线变化趋势、冲击载荷峰值等与试验结果吻合很好;当管件的壁厚、截面长度、管长分别选取2.1、44、200 mm时,可得到设计域内的最大比吸能29.23 J/g。

摘要：应用数值仿真方法对车辆抵抗碰撞的典型构件进行了压溃历程研究。对比试验数据,分析了4个关键因素对变形模式和仿真精度的影响,得到闭口单帽型薄壁梁获得稳定压溃模式的参数控制方法。提出了车架前端耐撞构件兼顾吸能最大化与吸能平顺化的两步设计法。

摘要：各种截面铝型材具有模具费用低、成型效率高、比强度高和通用性强等优点,在各类具有轻量化要求的骨架结构中应用越来越广。利用PYTHON语言开发了铝合金型材截面参数化模型和专用图形用户交换界面(GUI),以插件形式与现有有限元软件进行数据传递。对快速建模和计算过程进行批处理,将获得的大量数据进行拟合,可获得复杂结构的Kriging代理模型;结合粒子群算法可获得最优解。利用该软件,对某轻型轻卡侧面碰撞防护栏结构进行“以铝代钢”的轻量化设计。以刚度和强度为约束,以质量最轻为目标,通过优化截面和连接参数,根据拉挤工艺可行性,在保证使用安全的前提下,减重56.94%。

摘要：薄壁梁是车身骨架结构的基本承载单元 .为研究车身轻量化对其刚度的影响 ,首先推导了两端固支梁的静态弯曲和扭转刚度表达式 .为获取最佳截面的轻型结构 ,分别研究了薄壁梁的截面尺寸和壁厚等几何参数对其刚度 质量比的影响 .分析了用轻质材料替代传统钢材对其刚度和结构尺寸的影响 .对开环与闭环截面梁的刚度 质量比进行了比较 .分别找出了能显著影响上述薄壁梁的弯曲和扭转刚度的几何和材料参数 .提出了获得高刚度车身典型薄壁梁的轻量化设计原则 .

摘要：受流体驱动高速运动的机构,受阻后突然停止将导致零件变形甚至断裂.为得到缓冲结构的最佳方案,运用正交试验法从27种设计方案中确定了9个试验样本,并通过流固耦合与非线性有限元法对其高速运动与冲击过程进行了仿真分析.在此基础上,应用改进的BP(Error Back-Propagation)网络训练得到吸能结构参数与零件应变能的非线性映射关系.通过优化,得到了最佳方案,明显提高了方案优选效率.

摘要：利用复合材料可设计性强和树脂基体轻量化的特点,并解耦"材料-结构-性能"之间的相互关联,是汽车复合材料结构件设计的难点。螺旋弹簧是汽车悬架系统的主要承载部件,工况复杂,一般采用性能极佳的弹簧钢;若用轻质复合材料替代,必须兼顾安全性与轻量化,设计难度很大。针对上述问题,提出了一种复合材料螺旋弹簧"材料-结构-性能"集成设计方法。依据弹簧受压缩载荷时,簧丝截面应力分布,确定选择±45°铺层的碳纤维复合材料(CFRP);在满足刚度、强度和安装空间约束条件下,根据复合材料力学和弹簧刚度、强度理论模型,确定初始弹簧几何参数;再进一步利用有限元数值仿真进行校验;将正交实验设计法和有限元数值模拟结合,建立轴向压缩刚度和强度随几何参数变化的响应面模型;采用遗传算法获得满足弹簧性能要求下轻量化效果最佳的设计结果。优化后的复合材料弹簧方案比金属弹簧质量减轻34.4%,为复合材料汽车结构件设计提供了可行的整体解决方案和产品开发实例。

摘要：为解决汽车轻量化设计与制造中的异质材料间的连接问题,基于内聚力模型模型,对碳纤维增强复合材料(CFRP)/铝合金单搭接胶接接头,建立了接头有限元分析模型,并对有限元模型的有效性进行了试验验证.构建了3种具有不同形貌特征的CFRP/Al胶接接头结构方案,以单向拉伸载荷下的极限破坏载荷和破坏吸能量作为性能指标.结果表明:相对于普通单搭接接头,弧形接头破坏载荷和吸能量分别降低11.3%和9.88%;矩形槽接头失效载荷虽有所降低,但由于能更有效地发挥胶层中部区域的作用,在接头吸能特性方面有较大提升,接头抗冲击性能提升了91.63%.

摘要：大客车在高速公路上翻车是造成人员伤亡较多的一种常见交通事故。为研究某大客车的耐撞性,应用有限元法建立了该车骨架的仿真模型,并运用模态对比法验证了模型的可靠性。按照欧洲ECE R66标准的要求模拟了该车的翻滚过程,计算了翻滚后的变形量,分析了产生局部变形过大的主要原因。对车身局部结构进行了改进设计,使其翻滚碰撞性能得到提高。应用该方法可以在概念设计阶段就能预测出该车身结构的耐撞性并提高设计质量、节约开发成本。