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内凹三角形蜂窝结构薄壁管碰撞优化设计
论文作者:马芳武 · 赵颖 · 王国旺 · 吴量 · 蒲永锋
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基于结构刚度和能量吸收解耦的思想,本文提出一种新型内凹三角形填充管。其中,内凹三角形结构用来满足部件的能量吸收需求,外部薄壁管满足高刚度要求。本文首先建立了内凹三角形几何参数与相对密度、等效弹性模量和能量吸收特性之间的理论模型,并通过实验进行了验证。基于此,以单位体积吸能最大、相对密度最小为目标,采用NSGA-II方法,寻求内凹三角形最优结构参数。继而,采用静态拓扑优化方法,以最大轴向刚度和最大横向刚度为目标,优化获得具备最优刚度的薄壁管截面。为验证所提出的优化方法,将内凹三角形填充管与正泊松比泡沫填充管、非填充传统优化管和传统方形截面管进行了分析与比较。结果表明,新型内凹三角形填充管在增强结构刚度的同时可提高吸能特性。与正泊松比材料相比,内凹三角形蜂窝在能量吸收方面具有明显的优势。与正泊松比泡沫填充管相比,内凹三角形填充管在能量吸收方面提高了17.23%,碰撞力峰值降低了5.04%。因此,本文所提出的解耦设计方法在满足多种性能要求方面具有优越性。
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关键词:薄壁管 · 内凹三角形蜂窝 · 多目标优化 · 能量吸收· 结构刚度
本文是本刊执行主编马芳武教授团队开展的研究,引用词条如下:
Ma, F., Zhao, Y.,Wang, G., et al.: Crashworthiness Optimization Design of Thin-Walled Tube Filled with Re-entrant Triangles Honeycombs. Automotive Innovation 2(1), 1-13 (2019)
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优化技术驱动的轻量化白车身设计
论文作者:欧贺国 · 汤晓东 · 肖介平 · 王元博 · 马忠民
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结构优化技术在轻量化汽车结构设计中的应用越来越广泛。在一个白车身开发项目中,优化技术通过三个无缝集成的步骤应用到工程实践中。通过采用驱动设计的方式,实现了比基础设计减轻50.65公斤的创新白车身结构。首先,在考虑耐撞性、NVH和静态刚度性能要求的同时,利用拓扑优化研究给定设计空间中材料的最优分布,并帮助提取主荷载路径。第二步,基于优化技术和专家知识,对梁截面和搭接可行性进行有效设计。在这一步骤中,制造工艺专家对冲压和连接可行性分析的深入参与显著增加了成功的可能性。对所创建的白车身草案3D 框架结构进行的灵敏度分析、形貌优化和料厚优化是完成初始设计的最后一步。最后对新设计的车身结构进行全载荷工况的仿真验证,包括整车耐撞性分析、白车身模态频率、车身悬置安装点动刚度分析、白车身刚度和总成安装点刚度分析。验证结果表明,创新设计的白车身结构达到了性能目标,并比基础设计减轻了13.3%。
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关键词:白车身设计 · 轻量化设计 · 结构优化 · 优化技术
本文是北京汽车研究总院有限公司越野车研究院欧贺国高级工程师其团队开展的研究,引用词条如下:
Ou, H., Tang, X., Xiao, J., et al.: Lightweight Body-In-White Design Driven by Optimization Technology, Automotive Innovation 1(3), 255-262(2018)
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双层微穿孔板结构简化仿真方法研究
论文作者:陈弯 · 卢炽华 · 刘志恩 · 杜松泽
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微穿孔板结构已经广泛应用于各种噪声控制,因此其噪声预测也受到了越来越多的关注。简单的微穿孔板结构如微穿孔板吸声结构的声学性能可以通过解析计算方法来预测,然而对于复杂的微穿孔板结构,由于其结构的复杂性,同样的解析计算方法不再适用。此外,微穿孔板上大量丝米级的穿孔也导致很难直接用数值计算的方法来预测微穿孔板结构的声学性能。因此,本文研究了两种不同的微穿孔板简化仿真方法:传递导纳法和等效流体法,以及这两种方法在双层微穿孔板结构上的应用。基于上述两种微穿孔板简化仿真方法对两个有着不同结构参数的微穿孔板消声器的传递损失值分别进行了计算,并将预测结果与阻抗管测量结果进行了对比。结果表明,两种微穿孔板简化仿真方法均可以有效地预测双层微穿孔板结构的声学性能,并且基于传递导纳法的预测更为准确。
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关键词:双层微穿孔板结构 · 声学仿真 · 传递导纳 · 多孔材料 · 试验验证
本文是武汉理工大学卢炽华教授及其团队开展的合作研究,引用词条如下:
Chen, W., Lu, C., Liu, Z., et al.: Simplified Method of Simulating Double-Layer Micro-Perforated Panel Structure. Automotive Innovation 1(4), 374-380(2018)
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基于卷边性能的环境友好型铝合金汽车板
论文作者:路洪洲 · 张钧萍 · 田妮 · 宋新丽· 马鸣图 · 路贵民
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在报废汽车铝合金零部件循环再制造过程中,铁杂质不可避免地将进入到循环再制造铝合金中。本文探讨了基于汽车车身及覆盖件应用的、高铁元素含量的循环再制造环境友好型铝合金汽车板的开发和应用的可行性。循环再制造的环境友好型铝合金汽车板具有成本低、轻量化的优势,同时在材料制造工程耗能更少、汽车使用过程排放更低。通过优化不同的淬火速率和热轧压下率,研究了循环再制造的环境友好型铝合金汽车板的卷边性能。相对低的铁元素含量的环境友好型铝合金汽车板(0.1 wt% Fe 和0.3 wt% Fe)的卷边因子值为2和3。铁元素含量为0.5wt%的环境友好型铝合金汽车板的卷边因子值为4和5,由于卷边因子过高,因而不满足汽车覆盖件外板的使用要求。铁元素含量为0.8wt%的环境友好型铝合金汽车板的卷边因子值为3~5,卷边因子依赖于淬火速率和热轧压下率。低的淬火速率(空气淬火)和低热轧压下率(6道次热轧)均可以提高高铁元素含量的环境友好型铝合金汽车板的卷边性能,采用优化的工艺参数的铁元素含量为0.8wt%环境友好型铝合金汽车板可以满足汽车覆盖件使用要求。本研究创新性地提出一种源于报废汽车铝合金零部件循环再制造的低成本、环境友好型铝合金汽车板的制造方法,同时表征了其卷边性能。
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关键词:环境友好 · 轻量化 · 卷边 · 铝合金 · 汽车板 · 报废汽车
本文是华东理工大学路贵民教授及其团队开展的研究,引用词条如下:
Lu, H., Zhang, J., Tian, N., et al.: Recycle-Friendly Aluminum Alloy Sheets for Automotive Applications Based on Hemming, Automotive Innovation 1(1), 70-75(2018)
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基于模型预测控制的AMT降挡控制
论文作者:李鑫 · 吕吉冬 · 洪金龙 · 赵靖华 · 高炳钊 · 陈虹
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机械式自动变速器(AMT)通常采用同步器来完成换挡过程。然而,换挡过程中的动力中断和较大的控制难度限制了其实际应用,尤其是在动力降挡过程中这两个问题更为明显。本文采用模型预测控制(MPC)方法来控制离合器在动力降挡过程中的离合器接合过程,以有效缩短动力中断时间,提高降挡品质。控制律推导过程中显式考虑了时域约束。最后通过两种典型的重型卡车动力降挡工况的仿真实验验证控制算法的有效性,两种工况下的仿真结果均表明,本文提出的控制律能够缩短AMT进行动力降挡时的动力中断时间,减小换挡冲击度,从而提高车辆整体驾驶品质。
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关键词:机械式自动变速器 · 动力降挡 · 重型卡车 · 离合器 · 模型预测控制
本文是吉林大学高炳钊教授及其团队开展的研究,引用词条如下:
Li, X., Lyu, J., Hong, J. et al. MPC‑Based Downshift Control of Automated Manual Transmissions. Automotive Innovation 2(1): 55-63(2019)
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