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考虑顶压与侧碰安全性的轿车车身B柱结构优化设计 被引量:11
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作者 雷飞 陈新 +1 位作者 陈国栋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1510-1516,共7页
综合考虑车顶强度和侧面碰撞的安全性能,对某型轿车的B柱结构进行了优化设计。采用高强度钢结构和拼焊板技术将B柱内外板分成上下两部分进行焊接。将4块拼焊板的高强度钢选型和厚度作为离散设计变量,同时对材料成本、车顶最大承载作用力... 综合考虑车顶强度和侧面碰撞的安全性能,对某型轿车的B柱结构进行了优化设计。采用高强度钢结构和拼焊板技术将B柱内外板分成上下两部分进行焊接。将4块拼焊板的高强度钢选型和厚度作为离散设计变量,同时对材料成本、车顶最大承载作用力、B柱侵入速度和侵入量进行约束,建立了B柱结构优化的数学模型。采用移动最小二乘法构造近似模型,结合遗传算法对B柱拼焊板结构进行了优化设计。结果表明:在材料成本基本不变的情况下,B柱结构总质量减小了13.8%,B柱侵入速度、侵入量分别减小了5.6%和3.8%,车顶承载能力提高18.53%,有效地提高了车顶强度和侧面碰撞的安全性能。 展开更多
关键词 B柱 车顶强度 侧面碰撞 拼焊板 高强度钢 优化设计
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行人膝关节韧带的建模及验证研究 被引量:7
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作者 张冠军 曹立波 +2 位作者 张勇 Yang King H. 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期57-61,75,共6页
基于人体模型THUMS中的膝韧带模型,改进了材料参数和单元属性。采用近年较新的生物力学实验数据,逐个验证韧带模型在不同应变率下的生物逼真度。结果表明,膝韧带ACL、PCL、MCL和LCL在不同应变率下的拉力与位移关系曲线与试验结果吻合较... 基于人体模型THUMS中的膝韧带模型,改进了材料参数和单元属性。采用近年较新的生物力学实验数据,逐个验证韧带模型在不同应变率下的生物逼真度。结果表明,膝韧带ACL、PCL、MCL和LCL在不同应变率下的拉力与位移关系曲线与试验结果吻合较好,说明模型具有较好的生物逼真度,能较准确地模拟韧带的损伤和拉伸响应。 展开更多
关键词 汽车与行人碰撞 膝关节 韧带 有限元模型 验证
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基于信赖域近似模型管理的多目标优化方法及其应用 被引量:6
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作者 刘桂萍 韩旭 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1140-1143,1196,共5页
针对复杂工程多目标优化中求解精度受近似模型精度影响大的问题,提出了一种基于信赖域近似模型管理的多目标优化方法。该方法在每一个优化迭代步中首先采用拉丁超立方实验设计方法获得样本点,并基于这些样本点建立各目标和约束的二阶响... 针对复杂工程多目标优化中求解精度受近似模型精度影响大的问题,提出了一种基于信赖域近似模型管理的多目标优化方法。该方法在每一个优化迭代步中首先采用拉丁超立方实验设计方法获得样本点,并基于这些样本点建立各目标和约束的二阶响应面模型,接着用所建立的响应面模型代替真实模型进行多目标优化,优化算法采用微型多目标遗传算法,然后通过信赖域模型管理方法来管理近似模型。该方法大大降低了近似模型对求解精度的影响。该方法在车身薄壁构件的耐撞性优化中的应用验证了其解决复杂工程多目标优化问题的能力。 展开更多
关键词 多目标优化 近似模型管理 耐撞性优化 车身薄壁构件
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基于汽车与行人碰撞载荷特点的下肢长骨建模 被引量:7
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作者 张冠军 曹立波 +2 位作者 孙光永 Yang King H 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期939-947,共9页
基于THUMS(total human model for safety)下肢长骨有限元模型,在材料和单元属性等方面进行了改进.在详细分析行人下肢长骨载荷特点的基础上,采用多种不同载荷工况下较新的生物力学实验数据,对长骨模型进行了前-后和外-内加载方向的准... 基于THUMS(total human model for safety)下肢长骨有限元模型,在材料和单元属性等方面进行了改进.在详细分析行人下肢长骨载荷特点的基础上,采用多种不同载荷工况下较新的生物力学实验数据,对长骨模型进行了前-后和外-内加载方向的准静态三点弯曲验证,同时对近心端1/3处、中部和远心端1/3处加载的动态三点弯曲验证.验证结果表明,该模型具有较好的生物逼真度,能够准确地模拟行人下肢长骨的骨折及碰撞响应,可用于后续行人下肢模型的开发,并为行人下肢损伤机理和安全防护研究提供准确高效的研究手段. 展开更多
关键词 有限元模型 下肢长骨 汽车与行人碰撞 验证
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基于微型多目标遗传算法的布料机臂架结构优化 被引量:5
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作者 韩旭 +1 位作者 周长江 孙红 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期26-31,共6页
针对目前用于散料输送的大跨度布料机布料臂架结构重大、设计冗余度严重过剩等问题,采用一种微型多目标遗传算法对布料臂架主梁结构尺寸进行多目标优化.以各节臂架主梁的截面尺寸为优化变量,以增强臂架刚度和轻量化为优化目标,结合微型... 针对目前用于散料输送的大跨度布料机布料臂架结构重大、设计冗余度严重过剩等问题,采用一种微型多目标遗传算法对布料臂架主梁结构尺寸进行多目标优化.以各节臂架主梁的截面尺寸为优化变量,以增强臂架刚度和轻量化为优化目标,结合微型多目标遗传算法和参数化有限元建模技术,建立了布料臂架的优化设计模型.此方法既能高效率地解决增强臂架刚度和臂架减重等优化问题,又能仅通过一次计算就提供多组方案以满足对布料机性能控制的不同需要.该优化结果已用于该系列布料机的定型设计. 展开更多
关键词 多目标优化 布料机臂架 参数化建模 微型多目标遗传算法
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基于高强度钢选型及成本控制的车顶结构耐撞性优化设计 被引量:5
6
作者 陈新 雷飞 +1 位作者 陈国栋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期115-120,共6页
针对高强度钢在车身结构设计中的应用成本与效率问题,提出一种车顶结构耐撞性设计方法,并对某车型进行优化设计。首先进行全局灵敏度分析,筛选出影响车顶强度的主要承载部件;然后将高强度钢的选型作为离散设计变量,厚度作为连续设计变量... 针对高强度钢在车身结构设计中的应用成本与效率问题,提出一种车顶结构耐撞性设计方法,并对某车型进行优化设计。首先进行全局灵敏度分析,筛选出影响车顶强度的主要承载部件;然后将高强度钢的选型作为离散设计变量,厚度作为连续设计变量,同时对材料成本和总质量进行约束,建立车顶结构耐撞性优化的数学模型;最后,采用移动最小二乘法构造近似模型,结合遗传算法对主要承载部件进行优化设计。结果表明:在部件总质量和材料成本的控制下,车顶承载能力提高18.53%。该方法为高强度钢在车顶结构耐撞性优化设计中的应用提供了一种选型参考。 展开更多
关键词 车顶强度 结构耐撞性 灵敏度分析 优化设计 高强度钢 成本控制
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基于区间法的发动机曲轴不确定性优化研究 被引量:4
7
作者 韩旭 姜潮 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期198-202,共5页
该文基于非线性区间数规划方法和区间分析方法,针对某型发动机曲轴的不确定性优化问题进行了研究。载荷中的不确定参数采用区间描述,极限工况下的最大等效应力作为目标函数且通过有限元方法求解。非线性区间数规划方法用以处理不确定目... 该文基于非线性区间数规划方法和区间分析方法,针对某型发动机曲轴的不确定性优化问题进行了研究。载荷中的不确定参数采用区间描述,极限工况下的最大等效应力作为目标函数且通过有限元方法求解。非线性区间数规划方法用以处理不确定目标函数,区间分析方法用以快速求解目标函数在每一个设计矢量下的区间,隔代映射遗传算法作为优化求解器。应用算例说明了该文算法的有效性。 展开更多
关键词 发动机 曲轴 非线性区间数规划 区间分析 不确定性优化 遗传算法
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无参考传感器叶端定时叶片同步振动参数辨识方法研究 被引量:6
8
作者 周畅祎 胡海峰 +2 位作者 杨拥民 徐海龙 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第13期64-71,共8页
叶端定时(Blade tip timing,BTT)是一项具有应用前景的非接触式叶片振动在线监测技术,已有的BTT测量系统需要配备参考传感器来测量转速和提供时间基准。但航空发动机结构复杂及安装空间等限制,造成参考传感器安装困难,导致现有的BTT测... 叶端定时(Blade tip timing,BTT)是一项具有应用前景的非接触式叶片振动在线监测技术,已有的BTT测量系统需要配备参考传感器来测量转速和提供时间基准。但航空发动机结构复杂及安装空间等限制,造成参考传感器安装困难,导致现有的BTT测量方法无法正常使用。针对无参考传感器叶片同步振动BTT测量及参数辨识方法展开研究,基于改进双参数法,在利用三个BTT传感器进行测量的条件下,对叶片振动位移差进行分析处理即可完成叶片同步振动幅值和倍频(Engine order,Ne)的辨识。结合数值仿真分析及试验研究的手段,将该方法与双参数法进行对比分析。结果表明,该方法能够准确辨识出叶片的振动参数,验证了其可行性和有效性,为无参考传感器BTT测量的工程应用提供了技术手段。 展开更多
关键词 叶端定时 叶片同步振动 参考传感器 叶片振动参数辨识
原文传递
行人下肢有限元模型的建立与验证研究 被引量:4
9
作者 张冠军 魏嵬 +2 位作者 曹立波 YANG King H 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期48-54,共7页
下肢损伤是行人与车辆碰撞事故中的主要损伤形式之一,建立具有较高生物逼真度的行人下肢有限元模型,可以为下肢保护提供有效的研究手段.在下肢长骨(股骨、胫骨、腓骨)、韧带(ACL,PCL,MCL,LCL)及膝关节得到全面验证的基础上,建立了包含... 下肢损伤是行人与车辆碰撞事故中的主要损伤形式之一,建立具有较高生物逼真度的行人下肢有限元模型,可以为下肢保护提供有效的研究手段.在下肢长骨(股骨、胫骨、腓骨)、韧带(ACL,PCL,MCL,LCL)及膝关节得到全面验证的基础上,建立了包含骨骼、韧带、肌肉及皮肤等详细解剖学结构的行人下肢有限元模型,并定义了各组织间的接触.利用行人下肢弯曲的生物力学实验,对下肢有限元模型进行了整体弯曲验证.结果显示,下肢有限元模型的损伤形式、损伤发生时刻、膝关节弯矩和弯曲角度均与实验结果吻合较好,能够较真实地反映行人下肢的损伤和生物力学响应,具有较好的生物逼真度. 展开更多
关键词 下肢 行人与车辆碰撞 有限元模型 验证
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Layout problem of multi-component systems arising for improving maintainability 被引量:5
10
作者 罗旭 杨拥民 +2 位作者 葛哲学 温熙森 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第5期1833-1841,共9页
To improve the mainlainability design efficiency and quality, a layout optimization method for maintainability of multi-component systems was proposed. The impact of the component layout design on system maintainabili... To improve the mainlainability design efficiency and quality, a layout optimization method for maintainability of multi-component systems was proposed. The impact of the component layout design on system maintainability was analyzed, and the layout problem for maintainability was presented. It was formulated as an optimization problem, where maintainability, layout space and distance requirement were formulated as objective functions. A multi-objective particle swarm optimization algorithm, in which the constrained-domination relationship and the update strategy of the global best were simply modified, was then used to obtain Pareto optimal solutions for the maintainability layout design problem. Finally, application in oxygen generation system of a spacecraft was studied in detail to illustrate the effectiveness and usefulness of the proposed method. The results show that the concurrent maintainability design can be carried out during the layout design process by solving the layout optimization problem for maintainability. 展开更多
关键词 MAINTAINABILITY layout problem OPTIMIZATION multi-component system multi-objective particle swarm optimization
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微型客车结构耐撞性综合评价与改进研究 被引量:3
11
作者 左敏 侯淑娟 +1 位作者 陈国栋 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期812-817,共6页
对某微型客车进行有限元建模与正面碰撞仿真分析,并将仿真与试验结果进行对比研究,验证仿真模型的准确性。运用耐撞性综合评价指标,对样车车身结构的耐撞性能进行评估。针对样车在结构安全设计方面存在的问题,提出将纵梁加强板布置成阶... 对某微型客车进行有限元建模与正面碰撞仿真分析,并将仿真与试验结果进行对比研究,验证仿真模型的准确性。运用耐撞性综合评价指标,对样车车身结构的耐撞性能进行评估。针对样车在结构安全设计方面存在的问题,提出将纵梁加强板布置成阶梯形逐级吸能结构形式,并在纵梁上开设诱导槽的改进设计。在保证乘员生存空间的前提下,改进后最大加速度降低了41.6%,平均加速度降低了6.3%,均方根加速度降低了22.5%,结构耐撞性得以明显提高。此分析和改进方法的有效性已经在某企业改善已有车型碰撞安全性的过程中得到验证。 展开更多
关键词 微型客车 碰撞安全 耐撞性分析 结构改进 有限元仿真
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基于压缩感知的叶端定时欠采样多频叶片振动盲重构研究 被引量:4
12
作者 徐海龙 杨拥民 +2 位作者 胡海峰 陈仲生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第13期113-121,共9页
旋转叶片是航空发动机的核心部件,长期工作在复杂的工况下承受交变应力,容易产生振动而导致疲劳失效,因此在线监测叶片振动对发动机运行安全具有十分重要的工程意义。针对传统的接触式应变法无法同时测量所有叶片振动且布线复杂存在安... 旋转叶片是航空发动机的核心部件,长期工作在复杂的工况下承受交变应力,容易产生振动而导致疲劳失效,因此在线监测叶片振动对发动机运行安全具有十分重要的工程意义。针对传统的接触式应变法无法同时测量所有叶片振动且布线复杂存在安全隐患的问题,采用叶端定时(Blade tip-timing,BTT)非接触方法对叶片振动进行实时在线监测。但是BTT测量信号受叶顶传感器安装限制属于典型的欠采样信号,而叶片由于气动激励及微小裂纹的非线性导致其叶端出现多频振动响应,因此利用欠采样的BTT信号获取未知多频叶片振动是目前遇到的巨大挑战。提出采用压缩感知方法解决BTT欠采样多频叶片振动盲重构。首先分析叶片在气动激励下的多频响应;然后建立BTT测量的压缩感知模型,并采用多重信号分类(Multiplesignal classification,MUSIC)算法进行求解;最后通过数值仿真,并结合旋转叶片BTT测振实验台验证了压缩感知理论解决BTT欠采样多频叶片振动盲重构难题,实现旋转叶片振动BTT非接触在线测量。 展开更多
关键词 航发发动机 叶片振动监测 叶端定时 欠采样信号重构 压缩感知
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中国50^(th)人体小腿有限元模型多工况优化建模方法
13
作者 张冠军 王龙亮 +2 位作者 邓小朋 杜现平 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期195-204,共10页
人体下肢是交通事故中最易受伤的部位之一,下肢有限元模型则成为研究下肢损伤机理和防护方法的重要工具,而要保证模型生物逼真度则需开展多工况全面验证。人体模型验证所需的生物力学试验数据由于样本尺寸、材料等多样性造成力学响应存... 人体下肢是交通事故中最易受伤的部位之一,下肢有限元模型则成为研究下肢损伤机理和防护方法的重要工具,而要保证模型生物逼真度则需开展多工况全面验证。人体模型验证所需的生物力学试验数据由于样本尺寸、材料等多样性造成力学响应存在差异,难于用一个模型同时满足多个试验数据。中国人体与欧美人体在几何尺寸上的差异会造成生物力学响应的不同,因此有必要开发中国人体的有限元模型。通过CT、MRI扫描建立小腿几何模型,利用由胫骨关键尺寸确定的缩放系数,将小腿几何模型缩放至中国50百分位人体小腿。同样采用缩放方法,将生物力学试验数据缩放至小腿尺寸所对应的生物力学响应数据,以解决试验样本几何差异的影响。以胫骨和腓骨的弹性模量、应力-应变曲线、失效应变以及肉体体积模量为设计变量,采用优化方法,同时拟合胫骨和腓骨在准静态、动态载荷下不同加载位置的生物力学响应,以及小腿动态载荷下不同加载位置的生物力学响应,解决试验样本多样性造成的模型验证难题。当胫骨和腓骨皮质骨弹性模量分别取18.43和18.23 GPa、失效应变分别取1.2%和0.8%、小腿肉体体积模量取11.33 MPa时,所建小腿模型能够较好地同时满足多组试验中样本的生物力学响应,表明基于优化的多工况人体模型验证方法能够使有限元模型获得较好的生物逼真度。 展开更多
关键词 小腿 中国人体 优化 有限元模型 验证
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基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法
14
作者 边子方 胡海峰 +3 位作者 杨拥民 沈国际 潘明昊 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期1323-1336,共14页
叶尖定时技术作为一种非接触式叶片振动测量方法,是叶片状态监测的有效手段.针对叶尖定时采样数据存在的高度欠采样特点,目前已提出多种叶片振动测量与参数辨识方法.然而,现有方法大多需要在机匣上安装多支传感器,并对传感器的位置分布... 叶尖定时技术作为一种非接触式叶片振动测量方法,是叶片状态监测的有效手段.针对叶尖定时采样数据存在的高度欠采样特点,目前已提出多种叶片振动测量与参数辨识方法.然而,现有方法大多需要在机匣上安装多支传感器,并对传感器的位置分布具有较为严格的要求,在工程实践中可能难以实现.针对这一不足,本文提出一种基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法.根据叶尖振动与传感器输出脉冲信号的关系,分析了利用单传感器的叶片振动测量和叶片振动参数辨识原理,使用仿真模型对该方法进行了验证,并分析了不同噪声水平对叶片振动参数辨识结果的影响;进一步利用旋转叶片试验台开展试验研究,通过与叶片动应变测试结果对比,验证了方法的有效性. 展开更多
关键词 单传感器 叶尖定时 叶片振动 叶尖速度
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裂纹叶片非线性振动响应理论分析与实验验证 被引量:3
15
作者 沈国际 +2 位作者 边子方 胡海峰 杨拥民 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期127-134,共8页
叶片裂纹严重威胁航空安全,已引发数起严重飞行事故。为诊断叶片早期裂纹,对裂纹叶片的非线性振动规律进行了理论和实验研究。建立了裂纹叶片动力学非线性模型,梳理了裂纹尺寸与动力学参数的对应关系,推导得到了非线性振动响应谐波分量... 叶片裂纹严重威胁航空安全,已引发数起严重飞行事故。为诊断叶片早期裂纹,对裂纹叶片的非线性振动规律进行了理论和实验研究。建立了裂纹叶片动力学非线性模型,梳理了裂纹尺寸与动力学参数的对应关系,推导得到了非线性振动响应谐波分量功率的耦合量化关系式,结果表明叶片振动分量谐波功率与相邻分量谐波功率以及谐波分量的阶次有关,而且谐波分量相对功率与裂纹深度呈正相关。据此,提出了一种基于谐波分量相对功率的裂纹检测方法。对钢直板叶片进行了模拟仿真和振动台实验,仿真结果和实验结果都表明这种方法可以有效区分裂纹叶片和正常叶片。 展开更多
关键词 叶片 振动 非线性 谐波分析
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