摘要：以某品牌汽车B柱外饰板为研究对象,基于CAE分析技术对B柱外饰板结构进行轻量化设计。首先利用ANSYS软件对原始模型进行仿真,在此基础上将B柱外饰板受力工况等效为简支梁模型并计算得到壁厚范围为2.67~2.72 mm,结合实际生产特点最终确定饰板件主要厚度为2.7 mm,随后在CATIA软件中建立轻量化设计后的模型并再次进行有限元仿真,得到饰板在设定的受力工况下的形变量为1.485 1 mm,符合轻量化设计的刚度要求。为了进一步验证设计的合理性,从实际生产出发,将翘曲变形量作为成型质量评价指标,运用正交试验法设计了六因素五水平的工艺组合方案,并采用Moldflow软件进行模流仿真,接着基于Matlab平台建立BP神经网络模型,将其作为适应度函数,通过遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行全局寻优,得到最优工艺参数组合下轻量化设计前后两模型的最大翘曲变形量分别为2.568 mm和2.353 mm,制件质量分别为104.6 g和94.44 g。结果表明,该轻量化设计减重达9.71%并使翘曲变形量减小了8.37%,较好地实现了轻量化的目标,有效提高了制件的成型质量。

摘要：为了研究大客车内携带病毒飞沫的扩散特性,预测客车中空气传播病毒感染乘客的风险概率,基于计算流体力学的数值仿真与Wells-Riley方程相结合,建立夏天制冷空调开启状态下大客车的数值模型.通过对车内流场的组织特性分析,结合拉格朗日方法,计算车内病毒携带者咳嗽产生飞沫的扩散过程,分析对比在4种送风方式下携带病毒的飞沫对车内乘客的感染风险.研究发现,车内纵向气流是影响飞沫扩散的关键因素,相较于非对称布置的圆形送风口,客车采用条缝型送风口能够减少车内的纵向气流;采用置换通风的客车内,仅6%的乘客有高于5%概率感染疾病,置换通风在降低飞沫传播感染的风险方面更有效.研究成果可以为客车送风系统的结构设计和降低飞沫传播感染风险提供指导作用.

摘要：针对复合空气悬架导向臂的轻量化问题,受启发于竹子的截面形状、变截面、竹节等结构特征,运用结构仿生的方法设计了仿生导向臂。运用参数敏感性分析方法探明了影响仿生导向臂性能的关键参数,选取对导向臂性能影响较大的肋板和内孔截面参数为设计变量,导向臂总质量与最大变形最小为优化目标开展多目标优化研究,结合熵权TOPSIS-灰色关联分析的多目标决策法确定了Pareto解集中的最优参数方案。结果表明:多目标优化后的仿生导向臂较之原型导向臂在质量减小17.44%的前提下,最大变形降低9.24%、等效应力下降17.33%、一阶预应力约束模态频率上升22.92%,证明了结构仿生设计方法在导向臂轻量化设计上的可行性,为导向臂的结构轻量化设计提供理论依据。

摘要：为解决强韧性协调困难问题,以B1500HS硼钢为研究对象,开展基于复相组织精细调控的硼钢高强韧热冲压工艺研究。以加热温度、保温时间和成形温度为设计因素,进行多指标综合评分的正交试验设计,开展平模强韧化热冲压试验;通过单向拉伸试验、Kahn试验和夏比摆锤冲击试验获得成形后构件的强度、塑性和韧性指标,采用OM、SEM对试样微观组织、形貌分布及断口形貌进行表征,揭示了微观组织对热冲压构件强韧性的影响规律,获得了高强韧性热冲压构件的相组成和形貌的最佳匹配。结果表明:加热温度900℃、保温时间1 min和成形温度750℃时,试样抗拉强度、断后伸长率、撕裂强度、单位面积裂纹形核功和冲击韧性值相较于常规热冲压试样分别提升8.42%、57.00%、5.31%、14.75%和27.87%。此时复相组织中粒状贝氏体(约8%)及块状铁素体(约10%)提升了构件韧性;而细小致密的板条马氏体(约82%)及贝氏体中的细小、均匀分布的球状M-A岛提升了组织强度。

摘要：针对薄壁双曲率金属包边在冲压过程中由于抗失稳能力弱、变形不均匀而容易塑性失稳产生起皱的问题,提出了采用分区压边与弯曲压边的方法以控制起皱缺陷。对304不锈钢板进行力学性能测试,获得了材料模型参数,建立了分区压边和弯曲压边的有限元分析模型,根据正交法则对凹模圆角半径、模具间隙和板料轧制方向进行了3因素2水平试验设计。通过将方形薄板能量法理论与有限元方形壳单元结合,编写了以能量法理论为核心的M程序,实现了对板料模型起皱现象的定量分析,揭示了起皱机理。分析了工艺参数对板厚均匀性与起皱水平的影响程度并进行了参数优化,基于最优工艺参数开展了冲压工艺试验。有限元仿真、能量法理论分析与试验的结果表明,采用弯曲压边模具,薄壁双曲率金属包边成形质量良好,起皱缺陷得到了抑制。

摘要：为研究吊弦的疲劳寿命问题须先对吊弦的动态抬升量进行定点实时测量,因此提出一种基于机器视觉的测量方法。首先,通过鼠标交互的方式,在输入视频流的第1帧图像上框选吊弦在接触线侧线夹处的图像作为初始模板图像,并将其中心点定义为初始测量点,以此确定测量的定位。在此基础上,基于二维离散余弦变换将模板图像的信息从图像域转换到频率域,选取其中低频信号代表的系数矩阵,通过哈希算法将该矩阵转换为哈希值,并对输入的每帧图像均采用模板匹配方法,实现对测量点的跟踪,提取测量点的像素坐标。然后,根据相机成像原理,建立吊弦抬升量测量模型,通过摄像机内参标定和坐标系逆变换推导出像素坐标与实际位移之间的转换公式,完成对吊弦动态抬升量的计算。为验证测量方法的有效性,选取京广高速铁路武汉至乌龙泉东区间段进行现场测试。结果表明:采用该方法处理单帧图像的时间仅需0.1 s,吊弦动态抬升量测量误差最大为4.6%,具有较高的测量精度,能够实时、有效地获得吊弦动态抬升量。

摘要：为有效控制噪声并进行声波调控,构造了双锥区域为TC4钛合金、节点区域为硫化橡胶的六边形排列双锥五模材料,进行能带分析发现其具有较窄的低频声子带隙和单模传输区域。为提高五模材料的低频声波调控性能,设计了正方形和三角形排列构型,结果表明三角形排列的双锥五模材料带隙的频率更低,带宽更宽,且具有单模传输性能和较好的五模特性。此外分别探究了五模材料构型的材料参数(包括双锥区和节点区的密度、泊松比和杨氏模量)以及几何参数(包括双锥宽和节点半径的变化)对带隙及单模传输区域的影响,得到带隙和单模传输区的变化规律,选择密度较轻的填充材料、较小的双锥宽和较大的节点半径不仅可以提高低频声波调控性能,而且可以降低结构质量,提高结构的稳定性。该文结果对用于低频声波传播调控的五模材料的构型和参数的设计具有一定的借鉴意义。

摘要：为实现轻质材料对低频声波的有效调控,在传统对称双锥五模超材料构型的基础上,以引入掺杂材料、飞镖型结构的方式构造了具有局域共振特性的非轴对称五模超材料单胞,通过能带分析发现其具有较宽的单模区域与低频性更优的声子禁带。此外还探究了飞镖结构节点圆半径、锥角和掺杂材料模量对能带结构与品质因数的影响。研究结果表明,单胞品质因数随着掺杂材料杨氏模量的提升而增大,单胞对低频声波的调控能力随着结构对称性的降低而变强。所设计的非轴对称单胞单模区域绝对带宽增大到原来的2.5倍,第一带隙相对带宽提升了57%。这为用于低频声波调控的五模超材料单胞构型设计提供了思路。

摘要：鉴于目前IGBT模块功率越来越大,传统风冷散热模块难以满足其散热要求,以磁悬浮列车牵引变流器中的单个IGBT模块为研究对象,设计了一款新型热管嵌入式IGBT水冷散热模组。通过ANSYS?Icepak软件对该冷却系统和设计的水冷模组的压力损失进行仿真分析,研究了增加圆柱形翅片和扁平翅片与不同入口流量对模块性能的影响。结果表明:与传统水冷模组相比,新型热管嵌入式IGBT水冷散热系统使IGBT模块芯片最高温度从81.51℃降低到75.34℃,降低了约7.4%;最大温差从12.81℃降低到9.92℃,进一步提高了IGBT模块的芯片温度均匀性,验证了新型水冷系统具有良好的散热性能,满足IGBT模块的要求,为后续先进的水冷系统设计奠定了基础。

摘要：为了解决传统拼焊制造超薄壁不锈钢波纹管弹性差、寿命短、易破裂等问题,采用液压成形技术成形超薄壁不锈钢波纹管件。针对超薄壁不锈钢波纹管件截面形状复杂以及管壁易失稳起皱破裂的成形难点,设计了不同的加载路径。利用CATIA进行建模,使用Dynaform有限元分析软件进行数值模拟。基于波纹管成形过程中的波高与壁厚减薄情况研究了模具间隙、预胀形内压和整形压力对成形质量的影响规律。试验结果表明,对于复杂异形截面的填充,管内压强和轴向进给的增大有利于材料流动进入圆角区域以及管坯与模具的贴合。对于内径Φ50 mm,壁厚0.4 mm的复杂截面波纹管,预胀形内压7.5 MPa,整形压力20 MPa,轴向进给为20 mm为最佳参数匹配。开展了相关试验,验证了模拟结果与试验结果相符,获得的波纹管满足尺寸与性能的需求。