摘要：汽车碰撞过程中,非理想的斜向碰撞较为普遍。本文中通过对三维负泊松比点阵结构进行多工况耐撞性研究,发现冲击角度对三维负泊松比点阵结构的耐撞性有较大影响,随着冲击角度的增大,吸能量呈下降趋势。将梯度负泊松比点阵结构作为填充材料引入吸能盒设计,以吸能盒外壳厚度与内芯3个厚度梯度值为设计变量,最大综合吸能量、最小轴向峰值力和质量为优化目标,质量和设计变量为约束条件,基于多岛遗传算法进行多工况多目标优化设计。结果表明,在质量和最大峰值力增加不大的条件下,负泊松比结构填充吸能盒的综合吸能量与各冲击角度的耐撞性均得到大幅提升,优化效果显著。

摘要：角度冲击在车辆事故中较为常见,具有合理诱导结构的吸能装置对综合耐撞性能的发挥至关重要。本文研究了基于铝/CFRP复合管诱导结构的设计问题。为此,首先建立铝/CFRP复合管的高精度有限元模型,并进行试验验证。然后,基于多角度压缩工况,分别研究了诱导槽的位置参数、数量参数、形状参数以及尺寸参数对铝/CFRP复合管耐撞性能的影响规律。结果表明:诱导槽的位置参数对于综合耐撞性能影响最大,在复合管靠近顶端的位置处开设一个矩形诱导槽,可以大幅降低峰值力水平,同时兼顾吸能稳定性。最后,基于第二代非劣解排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)开展了复合管诱导槽的多目标优化设计。优化结果表明:在保证各工况权重方案的综合吸能性不降低的前提下,复合管的峰值力降低了35.5%,很好地解决了高吸能性与低峰值力难以兼顾的问题。该研究结果对于车辆碰撞吸能部件的设计应用具有重要的指导意义。

摘要：提出了一种双材料双箭头负泊松比结构,在保证元胞几何参数不变的前提下,引入了刚性材料分数ψ。采用显式动力有限元软件LS-DYNA对不同冲击速度和不同刚性材料分数下的动力学响应进行数值模拟研究,并详细讨论了其对面内抗冲击能力和能量吸收能力的影响。同时,为了获得较好的综合性能,进一步建立了分层递变梯度模型,探究了梯度形式对峰值冲击力、比吸能、平台应力的影响关系。研究结果表明:刚性材料分数的引入使得平台应力得到了显著提升,并随着刚性材料分数的增加而增加,其对峰值冲击力与比吸能的影响机制有着明显的不同;通过合理地设计梯度分布形式,可以在保持峰值冲击力较低的前提下,进一步提高能量吸收能力,实现对材料吸能过程的控制。

摘要：为设计出具有良好耐撞性的车辆碰撞吸能结构,以内凹三角形负泊松比多胞结构为研究对象,通过显式动力有限元软件LS?DYNA建立了此吸能结构的轴向冲击有限元模型。结合最优拉丁超立方设计方法,构建了此吸能结构的峰值冲击力PCF和比吸能SEA关于长胞壁尺寸a与胞壁厚度b的多项式代理模型,采用第二代非劣排序遗传算法(NSGA?II)进行多目标优化设计,并基于适应度函数C获取一妥协解。优化结果表明:胞壁厚度比长胞壁尺寸对此吸能结构耐撞性影响更显著,通过合理匹配壁厚和长胞壁长度,能有效降低峰值冲击力,提高比吸能。

摘要：在汽车结构概念设计阶段,将拓扑优化技术与隐式参数化建模相结合,并引入截面形状控制方法,用以实现产品结构-材料-性能一体化优化设计。第1步,对后副车架进行综合目标拓扑优化。第2步,建立隐式参数化模型,采用截面形状控制方法选择零件形状、位置、厚度和材料等36个参数为设计变量,以质量最小、第1阶模态频率最高为目标,硬点刚度和前3阶模态频率为约束,进行多目标优化。结果表明,在满足后副车架性能目标的条件下,质量减轻2.41 kg,其轻量化率达14.5%。

摘要：倾斜荷载在汽车碰撞事故中无法避免,严重影响多胞材料的力学响应。以内凹三角形负泊松比材料为研究对象,通过显式动力有限元软件LS-DYNA具体分析了冲击倾角(0°~10°)与冲击速度(20~70 m/s)对内凹三角形负泊松比材料面内冲击的变形模态和动力响应的影响,并构造了完整的变形模式分类图。引入最佳承载角的概念,当冲击倾角β=4°时,诱发了稳定有序的变形模式,使得抵抗变形的形式主要以结构胞壁的压缩与弯曲为主,平台应力值与吸能值得到了较大的提升,进一步发挥了结构的抗承载能力,甚至超过了理想的轴向冲击工况。这一特征与六边形蜂窝结构有所不同,对汽车吸能构件的设计具有重要的指导意义。

摘要：受马尾植物的启发,本文中提出了一种仿生自相似分层蜂窝结构,基于试验验证的有限元模型,对比分析了这种新型结构与传统蜂窝结构在多角度斜向碰撞工况下的耐撞性能,包括变形模式、应力应变曲线和吸能特性。结果表明:自相似分层蜂窝结构无论在理想正向碰撞工况还是斜向碰撞工况下都具有稳定的变形模式,且在碰撞角度变化时,具有稳定且优异的吸能性能。

摘要：梯度孔隙率结构对多孔材料吸声性能有着很大的影响,可以拓宽多孔材料的吸声频带。以具有梯度孔隙率的弹性多孔材料为研究对象,基于Biot理论及传递矩阵法研究了常见梯度结构以及梯度差对吸声系数的影响,并利用多岛遗传算法(MIGA)寻求梯度结构的最优厚度分布。研究表明:通过对孔隙率和层厚的合理设计,可以提高期望频段的吸声性能,其中,孔隙率由高到低再到高的梯度结构可以明显提高宽频吸声系数,这对弹性多孔材料的设计及其在声学包上的应用具有重要的指导意义。

摘要：由于点阵结构优异的比吸能特性,其在新能源汽车被动安全方面具有广阔的应用前景。本文中以点阵结构填充吸能盒为研究对象,分别建立了具有不同点阵结构内芯的汽车吸能盒有限元模型,对比分析了不同填充吸能盒与传统吸能盒在多角度斜向碰撞工况下的耐撞性能,阐明点阵结构与吸能盒本体之间的相互作用机理及内芯选择依据。在此基础上,进一步考虑本体诱导槽对多工况变形模式的影响,开展了基于改进本体结构的点阵结构填充式汽车吸能盒抗撞性多目标优化设计。结果表明:具有正六边形点阵结构填充的汽车吸能盒具有稳定且优异的吸能性,基于改进诱导槽的点阵结构填充式吸能盒优化方案相对于原始吸能盒结构减质量32.05%,在保证最大冲击力小于阈值的前提下,其各项综合性能指标均得到显著提升。

摘要：该研究通过对本科生毕业设计重要性及现存问题进行分析,提出基于团队创新模式的本科生毕业设计组织与实践管理方法,包括以团队项目扩展为选题,以导师为主、研究生为辅的高效交流,以毕业论文转化创新专利为成果导向。教学团队在保证毕业论文质量的前提下,对本科生的综合能力进行培养,为其后期的深造与工作打好基础。文章以实例总结了教学团队近几年在毕业设计中引入创新理念并进行改革尝试的一些经验与体会。