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焊点连接模型对结构刚度的有限元模拟精度的影响分析 被引量:15
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作者 振华 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第10期171-176,共6页
车身等复杂焊接结构中大量焊点的建模方法对其刚度和固有振动频率(亦即动刚度)的有限元分析精度具有较大影响。基于两个解析分析模型,对不同焊点连接模型及其网格相关性对焊接结构刚度和动态特性有限元模拟精度的影响及其原因进行了分... 车身等复杂焊接结构中大量焊点的建模方法对其刚度和固有振动频率(亦即动刚度)的有限元分析精度具有较大影响。基于两个解析分析模型,对不同焊点连接模型及其网格相关性对焊接结构刚度和动态特性有限元模拟精度的影响及其原因进行了分析。分析表明,采用不同焊点连接模型得到的焊点附近局部结构的模拟刚度差异,主要是由于焊点所传递的载荷的分布区域大小不同引起的。焊点附近网格单元尺寸变大时,采用直接连接模型得到的焊点附近局部结构的模拟刚度会相应增加;但是采用RBE3单元连接模型时,也可能会由于受到焊点中心与网格之间的相对位置等因素的影响而出现相反的情况。焊点直径变大时,采用RBE3单元连接模型得到的焊点附近局部结构的模拟刚度也会相应增加,但是通过适当调整被焊接结构的有限元网格划分,可以使得该模拟刚度随焊点直径变化的灵敏度最小。通过对一个双帽形焊接薄壁梁结构的几种不同有限元建模方式及相应的刚度和固有振动频率分析结果讨论,验证了给出的解析分析方法的有效性及结论的正确性。 展开更多
关键词 有限元分析 焊点模型 刚度 振动模态 网格划分 车身结构
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基于等刚度条件的薄壁结构的一种材料替代轻量化设计分析方法 被引量:12
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作者 振华 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期289-294,299,共7页
通过对板壳结构有限单元的弯曲应变能和膜应变能进行分析,得到一个采用不同材料的薄壁结构的刚度之间的近似解析关系式。将其与结构刚度的有限元计算分析过程相结合,提出一种不同材料但等刚度的薄壁结构的迭代设计方法和材料替代轻量化... 通过对板壳结构有限单元的弯曲应变能和膜应变能进行分析,得到一个采用不同材料的薄壁结构的刚度之间的近似解析关系式。将其与结构刚度的有限元计算分析过程相结合,提出一种不同材料但等刚度的薄壁结构的迭代设计方法和材料替代轻量化分析方法。分析得到的薄壁结构关于板壳的弯曲应变能占总的应变能的比例λ的等刚度曲线,可用于直观地评价材料替代得到的等刚度结构的轻量化效果,可指导薄壁结构的轻量化设计。分析表明,材料替代对薄壁结构刚度的影响不仅与材料的弹性特性和板壳厚度相关,还与给定载荷下结构的λ参数相关。对于铝板替代钢板的薄壁结构设计问题,λ越高,则等刚度铝板结构的轻量化效果越明显。通过对一个悬臂薄壁钢板曲梁结构和一个典型车身接头结构的材料替代设计和轻量化分析,验证了提出的设计、分析方法的有效性和结论的正确性。 展开更多
关键词 轻量化设计 材料替代 薄壁结构 应变能分析 车身结构
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车身结构中焊点布置的分区拓扑优化设计方法研究 被引量:6
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作者 振华 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期648-654,共7页
焊点布置的设计对于车身结构的强度、刚度、NVH特性和耐撞性等都有重要影响。针对一种紧凑型两厢轿车,分别以车身结构的刚度和低频固有振动特性为设计目标,对车身结构中的焊点布置进行了优化设计。通过对优化设计结果的理论分析和工程评... 焊点布置的设计对于车身结构的强度、刚度、NVH特性和耐撞性等都有重要影响。针对一种紧凑型两厢轿车,分别以车身结构的刚度和低频固有振动特性为设计目标,对车身结构中的焊点布置进行了优化设计。通过对优化设计结果的理论分析和工程评价,对相关的优化设计问题定义的有效性和优化设计方法的适用性进行了分析。基于相关分析结论和车身结构设计经验,提出了一种新的车身结构焊点布置的分区拓扑优化设计方法,通过将车身划分为多个功能设计区域,可以采用分级优化设计的方法综合考虑车身结构的刚度和动态特性、耐撞性以及强度等多方面的性能要求。通过对一个实际轿车车身结构中焊点布置的重新优化设计,验证了提出的优化设计方法的有效性,同时表明该车身的现有焊点布置方案已接近最优设计。 展开更多
关键词 拓扑优化 多级优化 多目标优化 焊点布置 车身结构
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薄板-附加阻尼层复合结构振动模态特性试验研究与仿真分析 被引量:6
4
作者 王超 振华 +1 位作者 顾叶青 《汽车工程学报》 2018年第1期16-23,共8页
薄板-附加阻尼层复合结构是提高车身等典型结构振动舒适性的主要技术方法。为了能够更好地指导附加阻尼层的设计和分析,设计了两种典型的薄板-附加自由阻尼层结构并分析其在三种边界条件下的固有振动特性,在试验分析的基础上深入研究了... 薄板-附加阻尼层复合结构是提高车身等典型结构振动舒适性的主要技术方法。为了能够更好地指导附加阻尼层的设计和分析,设计了两种典型的薄板-附加自由阻尼层结构并分析其在三种边界条件下的固有振动特性,在试验分析的基础上深入研究了薄板-附加自由阻尼层的有限元建模技术,探讨了薄板-附加约束阻尼层复合结构有限元模型的建模方法。分析了薄板-附加阻尼层复合结构动态特性的三种有限元分析方法的精度及适用分析工况,并通过理论分析的方法对受到广泛应用的模态应变能(MSE)法的适应性进行了研究。 展开更多
关键词 薄板-附加阻尼 自由阻尼 约束阻尼 模态应变能 有限元法
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基于理论解的三种胶接接头简化有限元单元 被引量:5
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作者 赵波 振华 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2010年第7期1-9,26,共10页
建立了非对称胶接接头位移理论,它能严格满足包括胶层端头剪应力为零在内的所有边界条件。由于上被粘物、下被粘物具有不同材料和厚度,研究非对称胶接接头更具一般性。以位移理论解为基础,通过一组特定位移约束条件确立了被粘物纵向和... 建立了非对称胶接接头位移理论,它能严格满足包括胶层端头剪应力为零在内的所有边界条件。由于上被粘物、下被粘物具有不同材料和厚度,研究非对称胶接接头更具一般性。以位移理论解为基础,通过一组特定位移约束条件确立了被粘物纵向和横向位移函数,获得了非对称T形、L形和单搭接接头简化有限元单元的单元刚度矩阵。这些胶接接头简化单元能大幅降低整体有限元模型的自由度数量,避免以往胶层单元胶层厚度估计过大的不足,并考虑了被粘物间连续传力的特性,更适于大型有限元模型中对胶接接头的简化建模。精细有限元模型的数值验证表明,三种胶接接头简化有限元单元精度很好,使其应用到诸如汽车白车身、飞机等大型有限元模型中成为可能。 展开更多
关键词 胶接接头单元 简化有限元建模 解析解 单元刚度矩阵 T形接头 L形接头 单搭接接头 非对称胶接接头
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某类雷达车车身地板附加结构阻尼层布置优化技术
6
作者 王超 振华 +1 位作者 顾叶青 《汽车工程学报》 2023年第1期75-84,共10页
车辆的振动舒适性不仅影响乘客的乘坐体验,对于雷达车等装载精密设备的特种车辆而言,车辆的振动噪声还会影响雷达的正常工作或降低指挥官间的沟通质量。车身附加结构阻尼是改善车辆乘坐舒适性的一种有效措施,以某类雷达车车身地板为研... 车辆的振动舒适性不仅影响乘客的乘坐体验,对于雷达车等装载精密设备的特种车辆而言,车辆的振动噪声还会影响雷达的正常工作或降低指挥官间的沟通质量。车身附加结构阻尼是改善车辆乘坐舒适性的一种有效措施,以某类雷达车车身地板为研究对象,详细研究了附加结构阻尼层的布置优化方法,认为拓扑优化设计方法是附加结构阻尼层优化布置的有效方法。在此基础上进一步研究了附加自由阻尼层的局部约束化优化方法,探讨了局部约束化对自由阻尼层性能的影响。 展开更多
关键词 附加结构阻尼 优化设计 振动舒适性 拓扑优化
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一种子结构刚度对阵面骨架刚度贡献度的评价方法
7
作者 王超 孙小刚 +2 位作者 顾叶青 振华 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期894-900,共7页
刚度性能是评价阵面骨架承载能力和雷达工作精度的重要指标,设计中常用反射面变形的均方根来衡量阵面的刚度性能,但均方根法一般只能对骨架的整体刚度进行分析,无法对局部模块的刚度及对整体刚度的贡献度进行评价。针对该问题,基于子结... 刚度性能是评价阵面骨架承载能力和雷达工作精度的重要指标,设计中常用反射面变形的均方根来衡量阵面的刚度性能,但均方根法一般只能对骨架的整体刚度进行分析,无法对局部模块的刚度及对整体刚度的贡献度进行评价。针对该问题,基于子结构应变能和均匀应变能密度的设计准则,提出子结构刚度贡献度(λ)和子结构承载系数(α)的概念,并通过这两个参数对复杂结构中子结构刚度贡献度及匹配度进行了研究。相对于传统的评价子结构刚度贡献度的差分方法,该方法具有计算效率高、适用广泛等多种优点。最后,以某一典型车载相控阵雷达为例,详细分析了箱梁子结构、T形接头子结构对阵面骨架刚度的贡献度和匹配度,并分析了阵面面板对骨架子结构刚度贡献度的影响,为阵面骨架的轻量化及承载能力提升提出了一些改进设计建议。 展开更多
关键词 刚度性能 刚度贡献度 承载系数 子结构 接头 天线阵面
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一种T形胶接接头的简化有限元单元 被引量:3
8
作者 赵波 振华 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期68-74,90,共8页
以胶接接头位移理论为基础,通过一组特定的位移约束条件确立了被粘物纵向和横向位移函数,建立了对称T形胶接接头的简化有限元单元,并得到单元刚度矩阵。这些接头单元能够克服胶层厚度估计过大的问题,降低了整体有限元模型的自由度数量,... 以胶接接头位移理论为基础,通过一组特定的位移约束条件确立了被粘物纵向和横向位移函数,建立了对称T形胶接接头的简化有限元单元,并得到单元刚度矩阵。这些接头单元能够克服胶层厚度估计过大的问题,降低了整体有限元模型的自由度数量,适用于大型有限元模型中对胶接接头的简化建模。精细有限元模型的数值验证表明,胶接接头简化有限元单元精度很好,使其应用到诸如汽车白车身、飞机等大型有限元模型中成为可能。 展开更多
关键词 T形胶接接头 简化有限元建模 解析解 胶接接头单元 单元刚度矩阵
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基于协调共同规范的船体加筋板结构的优化设计方法 被引量:3
9
作者 朱旭光 《船海工程》 北大核心 2015年第4期1-4,13,共5页
基于协调共同规范,讨论船舶中剖面典型加筋板形式、优化问题和优化策略,编写优化设计程序。实船算例校核表明,在保持结构总钢重,同时满足规范要求的条件下,优化后的加筋板结构的屈曲能力有所提高,船体剖面的总体结构性能得到进一步改善。
关键词 协调共同规范 加筋板 优化设计
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冲压成形过程的弹粘塑性有限元数值模拟 被引量:1
10
作者 柳玉起 +1 位作者 胡平 李运兴 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期7-12,共6页
应用单轴应力状态下的弹粘塑性本构关系和J2 流动理论及等向强化准则建立起适用于多轴应力状态的普遍的弹粘塑性本构关系 ,并将其引入增率型虚功率原理建立了弹粘塑性有限元列式。用基于该组列式编制的大变形有限元程序对单拉过程和方... 应用单轴应力状态下的弹粘塑性本构关系和J2 流动理论及等向强化准则建立起适用于多轴应力状态的普遍的弹粘塑性本构关系 ,并将其引入增率型虚功率原理建立了弹粘塑性有限元列式。用基于该组列式编制的大变形有限元程序对单拉过程和方盒件深拉延成形过程进行了数值模拟 ,并与单拉实验结果进行了比较。数值模拟结果表明 :本文建立的弹粘塑性材料的本构关系是有效的 ,同时说明根据增率型虚功率原理建立的弹粘塑性有限元列式可以有效地对弹粘塑性变形过程进行数值模拟。 展开更多
关键词 弹粘塑性 有限元 数值模拟 冲压成形 模具设计 板材 本构关系
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基于坐标变换与距离测定的三线摆方法 被引量:3
11
作者 侯之超 +2 位作者 劳耀新 刘丹 徐石安 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期703-706,共4页
针对传统测试方法的局限,提出一种改进的三线摆方法。该方法无需角度测量即可同时测定复杂刚体或结构的10个惯性参数,包括1个质量、3个质心坐标、6个转动惯量与惯性积参数。介绍运用三线摆测定惯性参数的原理、基本关系式与关键步骤,包... 针对传统测试方法的局限,提出一种改进的三线摆方法。该方法无需角度测量即可同时测定复杂刚体或结构的10个惯性参数,包括1个质量、3个质心坐标、6个转动惯量与惯性积参数。介绍运用三线摆测定惯性参数的原理、基本关系式与关键步骤,包括利用配重辅助姿态调整、测定距离以确定空间点坐标以及计算坐标变换矩阵。说明了测试误差的构成,并提出误差评价指标。测试实例显示,该方法具有足够精度,且因避免了角度测量而具有更高的效率。 展开更多
关键词 惯性参数测量 三线摆 质心 惯量矩阵 坐标变换
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一种改进的2n因子乘积形式的逆矩阵求解算法 被引量:2
12
作者 柳玉起 胡平 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期446-452,共7页
复杂结构的有限元分析需要耗费巨大的内存和计算机时间 .在此过程中 ,有限元线性方程组的求解时间占很大比例 ,因此 ,发展高效的线性方程组求解算法是提高有限元分析效率的关键 .针对矩阵求逆问题 ,该文将有限元方程组的系数矩阵视为等... 复杂结构的有限元分析需要耗费巨大的内存和计算机时间 .在此过程中 ,有限元线性方程组的求解时间占很大比例 ,因此 ,发展高效的线性方程组求解算法是提高有限元分析效率的关键 .针对矩阵求逆问题 ,该文将有限元方程组的系数矩阵视为等分块矩阵 ,并基于等分块矩阵的概念推广了传统的逆矩阵的n因子和 2n因子乘积形式 .推广后得到的这组乘积形式在适当条件下又分别可以退化到传统的逆矩阵的n因子和 2n因子乘积形式 .应用基于推广后得到的这组乘积形式的求逆算法来求解板材冲压成形有限元数值模拟中的大型有限元线性方程组 ,结果表明 ,该算法可以显著地提高大型有限元线性方程组的求解效率 . 展开更多
关键词 2n因子乘积形式 分块矩阵 逆矩阵 有限元 板材冲压成形 复杂结构
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一种考虑胶瘤的胶接简化有限元模型:应力与刚度分析 被引量:1
13
作者 赵波 岳鹏 +2 位作者 田黎明 孙永祥 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期939-946,共8页
胶接接头中总存在胶瘤,由于建模复杂,胶接接头有限元分析中胶瘤常被忽略。但胶瘤能减少峰值应力,提高结构强度和刚度。为此,提出一种简化的胶接有限元模型,即用壳单元代表胶瘤,体单元代表被粘体和胶层,并用弹性理论建立壳单元等效厚度... 胶接接头中总存在胶瘤,由于建模复杂,胶接接头有限元分析中胶瘤常被忽略。但胶瘤能减少峰值应力,提高结构强度和刚度。为此,提出一种简化的胶接有限元模型,即用壳单元代表胶瘤,体单元代表被粘体和胶层,并用弹性理论建立壳单元等效厚度公式。以体单元精细模型结果作为对比的真实解,考察五种载荷工况下,单搭接头简化有限元模型的胶层应力和刚度。分析表明,壳单元等效厚度公式正确,胶接简化有限元模型精度高,可用于诸如汽车等大型结构中;用壳单元简单模型可定量分析胶瘤大小和形状对接头应力和总体刚度性能的影响。 展开更多
关键词 胶瘤 简化模型 应力 刚度 胶接 单搭接头 有限元分析
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加筋板格高级屈曲分析技术研究及软件开发 被引量:1
14
作者 祁恩荣 夏劲松 +3 位作者 刘超 李政杰 倪昱 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期460-468,共9页
文章给出了基于弹性大挠度理论和刚塑性分析的加筋板格高级屈曲分析方法 (EPM),该方法包括五种失效模式,即正交加筋板格整体屈曲、纵向加筋子板格整体屈曲、纵向加筋和带板的局部屈曲或屈服、纵向加筋的侧倾以及全部屈服,可以考虑初始... 文章给出了基于弹性大挠度理论和刚塑性分析的加筋板格高级屈曲分析方法 (EPM),该方法包括五种失效模式,即正交加筋板格整体屈曲、纵向加筋子板格整体屈曲、纵向加筋和带板的局部屈曲或屈服、纵向加筋的侧倾以及全部屈服,可以考虑初始挠度和残余应力的影响以及双向压缩和侧向载荷的联合作用。以EPM方法为核心开发了加筋板格高级屈曲分析软件系统,包括任务管理、数据输入、屈曲分析、结果查看、能力曲线和文件分析等六个模块。为验证EPM方法的精度进行了系列纵向加筋和正交加筋板格试验模型的比较计算,并计算了四种典型加筋板格的双向应力能力曲线,与板格极限状态分析(PULS)软件和协调共同结构规范(HCSR)方法进行了比较分析。结果表明EPM方法可以分析联合载荷等因素对加筋板格极限强度的影响,文中开发的软件系统可用于加筋板格高级屈曲分析。 展开更多
关键词 加筋板格 高级屈曲分析 EPM 比较计算 双向应力能力
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IACS共同结构规范2020 RCP1屈曲规范最新进展
15
作者 《中国船检》 2021年第2期28-31,共4页
油船散货船共同结构规范(CSR BC&OT)是IACS各个成员船级社共同建立的一套先进的船体结构规范,是满足IMO目标型规范要求(GBS)的第一套船体结构规范。该规范是在原有的IACS散货船共同结构规范(CSR BC)和油船共同结构规范(CSR OT)基础... 油船散货船共同结构规范(CSR BC&OT)是IACS各个成员船级社共同建立的一套先进的船体结构规范,是满足IMO目标型规范要求(GBS)的第一套船体结构规范。该规范是在原有的IACS散货船共同结构规范(CSR BC)和油船共同结构规范(CSR OT)基础上,通过尽可能协调对船体结构强度的规范要求而建立的,并于2013年推出。 展开更多
关键词 共同结构规范 船体结构强度 船体结构规范 船级社 油船 IMO IACS CSR
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基于CSR-H要求的加筋板屈曲评估方法研究
16
作者 胡欣 朱旭光 《船舶》 2015年第B09期86-95,共10页
对CSR-H屈曲规范与现有规范在方法论上的差异进行分析,针对系列典型加筋板结构,对CSR-H规范、CSR-OT规范、CCS钢制海船入级规范中不同屈曲评估方法及EPM高级屈曲评估方法等进行数值比较研究。通过典型实船结构的屈曲强度评估和规范影... 对CSR-H屈曲规范与现有规范在方法论上的差异进行分析,针对系列典型加筋板结构,对CSR-H规范、CSR-OT规范、CCS钢制海船入级规范中不同屈曲评估方法及EPM高级屈曲评估方法等进行数值比较研究。通过典型实船结构的屈曲强度评估和规范影响分析,分析CSR-H屈曲规范对于未来船体结构设计的影响。 展开更多
关键词 协调版共同结构规范 屈曲评估 加筋板
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附加自由阻尼结构系统的有限元分析和拓扑优化设计方法研究 被引量:10
17
作者 振华 +1 位作者 赵波 王超 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期178-183,共6页
给出了一种适用于车身等复杂附加阻尼结构系统的有限元建模和动态特性分析方法,包括附加自由阻尼薄壁结构和附加阻尼材料粘弹性特性的有限元建模方法以及附加阻尼结构动态特性的有限元分析方法。在此基础上,又以强迫振动响应最小为优化... 给出了一种适用于车身等复杂附加阻尼结构系统的有限元建模和动态特性分析方法,包括附加自由阻尼薄壁结构和附加阻尼材料粘弹性特性的有限元建模方法以及附加阻尼结构动态特性的有限元分析方法。在此基础上,又以强迫振动响应最小为优化设计目标,给出了一个附加阻尼结构的拓扑优化设计方法,包括优化设计问题的列式和适用的求解算法。通过对一个简单薄壁构件和一个车身地板上的附加阻尼结构的拓扑优化设计,验证了提出的有限元分析和拓扑优化设计方法的有效性。 展开更多
关键词 附加阻尼 有限元分析 拓扑优化 车身结构
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基于应变能分析的附加阻尼结构设计评价和准则优化方法 被引量:8
18
作者 振华 +1 位作者 赵波 王超 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期620-624,共5页
基于附加阻尼结构的模态应变能分析方法,对模态损耗因子关于附加阻尼的灵敏度和附加阻尼材料的相对利用效率进行了分析,并推导了以模态损耗因子最大为设计目标的附加阻尼层材料厚度分布的优化设计准则。对此推广,又进一步对强迫振动条... 基于附加阻尼结构的模态应变能分析方法,对模态损耗因子关于附加阻尼的灵敏度和附加阻尼材料的相对利用效率进行了分析,并推导了以模态损耗因子最大为设计目标的附加阻尼层材料厚度分布的优化设计准则。对此推广,又进一步对强迫振动条件下结构的损耗因子关于附加阻尼的灵敏度和附加阻尼材料的相对利用效率进行了分析。由此,建立了一种分别根据自由振动模态和强迫振动响应对附加阻尼结构设计进行分析评价的方法。基于附加阻尼层材料厚度分布的优化设计准则,还给出了一个附加阻尼结构的迭代优化设计方法。通过对一个车身地板附加阻尼结构的计算分析,验证了提出的分析评价和优化设计方法的有效性。 展开更多
关键词 附加阻尼 应变能分析 灵敏度分析 结构优化设计 车身结构
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风挡玻璃对车身结构刚度影响的研究 被引量:9
19
作者 王超 振华 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期1539-1545,共7页
首先研究白车身(BIW)和带有风挡玻璃的车身结构(BIP)的有限元模型的构建技术,进而分析了风挡玻璃对车身结构静弯曲刚度和静扭转刚度的影响。接着,通过对BIW和BIP车身结构进行固有振动特性分析,揭示了风挡玻璃对车身结构动刚度的影响。最... 首先研究白车身(BIW)和带有风挡玻璃的车身结构(BIP)的有限元模型的构建技术,进而分析了风挡玻璃对车身结构静弯曲刚度和静扭转刚度的影响。接着,通过对BIW和BIP车身结构进行固有振动特性分析,揭示了风挡玻璃对车身结构动刚度的影响。最后,对车身结构的接头刚度性能进行了分析和评价,并总结了风挡玻璃对车身接头结构承载特性的影响规律。 展开更多
关键词 风挡玻璃 白车身 刚度 有限元法
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