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混合梯度负泊松比结构多工况耐撞性研究

华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第7期50卷 85-97页

作者：马芳武王强马文婷梁鸿宇蒲永锋吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130025 中国第一汽车股份有限公司研发总院吉林长春130013 汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室吉林长春130011

为满足车辆实际碰撞要求,提高汽车吸能部件的耐撞性,本文基于仿生原理提出了混合梯度负泊松比结构,建立了有限元模型,同时制作试验样件进行轴向压缩试验,验证了有限元模型的准确性。并利用LS-DYNA在不同冲击角度和冲击速度工况下对9种... 详细信息

为满足车辆实际碰撞要求,提高汽车吸能部件的耐撞性,本文基于仿生原理提出了混合梯度负泊松比结构,建立了有限元模型,同时制作试验样件进行轴向压缩试验,验证了有限元模型的准确性。并利用LS-DYNA在不同冲击角度和冲击速度工况下对9种不同排布方式的混合梯度结构进行仿真模拟。综合耐撞性指标对比结果表明:多工况冲击条件下的最优排布方式为横向负梯度和纵向正梯度的组合,相比于均匀梯度结构,其综合吸能量提高了19.2%,吸能稳定性提高了30.6%,改进效果明显。通过对具有不同排布方式的混合梯度结构的变形模式进行对比分析发现:单一的横向梯度可以提高结构的吸能稳定性,而单一的纵向梯度则可以提高结构的综合吸能性能,最优的混合梯度结构由于合理的材料分布,兼顾了综合吸能性和吸能稳定性,从内在机制上解释了最优排布方式综合性能优异的原因,有利于混合梯度负泊松比结构的工程化。

关键词：汽车碰撞吸能功能梯度多工况负泊松比

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基于序列比对的行人过街风险识别研究

交通运输系统工程与信息 2018年第3期18卷 101-107页

作者：吴文静陈润超马芳武梁志康吉林大学交通学院长春130025 吉林大学汽车学院长春130025

行人过街序列反映了行人—机动车的行为交互在时空的连续性,对行人过街序列进行风险识别并对其关联影响因素进行分析有助于评估不同情景下行人过街行为的风险性.本文对行人—机动车在交叉口区域内的碰撞事故数据进行挖掘分析.借鉴生物... 详细信息

行人过街序列反映了行人—机动车的行为交互在时空的连续性,对行人过街序列进行风险识别并对其关联影响因素进行分析有助于评估不同情景下行人过街行为的风险性.本文对行人—机动车在交叉口区域内的碰撞事故数据进行挖掘分析.借鉴生物信息学的序列比对方法,对行人过街事故序列进行相似性比对及聚类分析,并基于灰色关联方法分析事故序列的风险耦合.结果表明,行人—机动车在交叉口的风险事故序列主要分为6种,Seq2与Seq5,Seq3与Seq4的事故诱因存在相似性;天气不是Seq1的事故诱因,Seq2与Seq5的事故主要归因于驾驶员.研究结果对完善行人交通风险管理有一定的理论价值和实践意义.

关键词：城市交通风险识别序列比对行人过街交通事故

多工况碰撞载荷下点阵结构填充吸能盒设计策略研究

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汽车工程 2023年第2期45卷 293-303页

作者：梁鸿宇刘百川马芳武王登峰吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

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... 详细信息

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。

关键词：点阵结构吸能盒负泊松比能量吸收

基于梁与接头灵敏度分析的白车身刚度模态优化

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湖南大学学报（自然科学版） 2017年第4期44卷 9-15页

作者：姚再起门永新李落星毛雪峰朱凌马芳武湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082 吉利汽车研究院虚拟性能开发部浙江杭州311228 上海澜帆科技上海201108 吉林大学汽车工程学院吉林长春130025

白车身结构显著影响整车性能,而车身框架是车身设计的基础.在某MPV车型概念设计阶段,通过参数化技术,快速将车身主要框架划分为梁和接头结构.分别局部刚化处理49处左右对称结构,分析各结构对扭转刚度、弯曲刚度、后部扭转模态影响的灵敏... 详细信息

白车身结构显著影响整车性能,而车身框架是车身设计的基础.在某MPV车型概念设计阶段,通过参数化技术,快速将车身主要框架划分为梁和接头结构.分别局部刚化处理49处左右对称结构,分析各结构对扭转刚度、弯曲刚度、后部扭转模态影响的灵敏度.结果表明,D柱下段、顶盖后横梁、下地板后纵梁等结构的单位质量对扭转刚度贡献量超过5%;后地板横梁、前地板后纵梁、后地板纵梁等结构单位质量对弯曲刚度的贡献量超过4%.通过8处灵敏度较高的结构优化和厚度优化,同时对性能影响小的结构减薄、减件,结合工艺改进,实现白车身质量不增加,扭转刚度提高9.0%,弯曲刚度提高4.8%,后扭模态提高2.0%.

关键词：参数化设计灵敏度分析结构刚化接头梁单元

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网联车辆协同编队控制系统研究

汽车工程 2020年第7期42卷 860-866,873页

作者：马芳武王佳伟杨昱沈昱成刘振泽吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 吉林大学通信学院长春130022

为改善车辆编队行驶的稳定性、安全性和舒适性,本文中基于车车通信构建了多车协同编队控制系统。该系统采用了基于非线性车距控制的驾驶行为决策模型,并充分考虑了实际通信延时对系统的影响。针对车辆编队控制的稳定性,分析了各控制器... 详细信息

为改善车辆编队行驶的稳定性、安全性和舒适性,本文中基于车车通信构建了多车协同编队控制系统。该系统采用了基于非线性车距控制的驾驶行为决策模型,并充分考虑了实际通信延时对系统的影响。针对车辆编队控制的稳定性,分析了各控制器参数的约束边界及其变化对系统稳定性的综合影响。最后搭建Matlab/Simulink模型,并进行仿真,以验证头车持续扰动、紧急制动和非零初始状态3种典型工况下多车协同控制的有效性与合理性。结果表明,本文设计的车辆编队控制系统可实现车辆编队的稳定性控制,保障行驶安全性,同时避免车辆频繁加速、制动的现象,在一定程度上提高了行驶舒适性。

关键词：车辆编队控制车车通信稳定性

玄武岩纤维含量对玄武岩纤维/聚乳酸-铝合金复合材料连接强度的影响

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复合材料学报 2020年第2期37卷 276-283页

作者：马芳武陈实现韩露王卓君沈亮蒲永锋吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室

为了提高聚乳酸(PLA)与铝合金的连接强度,采用在PLA中添加玄武岩纤维(BF)获得BF/PLA复合材料的方式对PLA进行增强。利用转矩流变仪对干燥处理后的PLA及BF进行密炼,利用光纤激光器对铝合金表面进行毛化处理。采用平板硫化机对BF/PLA复合... 详细信息

为了提高聚乳酸(PLA)与铝合金的连接强度,采用在PLA中添加玄武岩纤维(BF)获得BF/PLA复合材料的方式对PLA进行增强。利用转矩流变仪对干燥处理后的PLA及BF进行密炼,利用光纤激光器对铝合金表面进行毛化处理。采用平板硫化机对BF/PLA复合材料和处理后铝合金进行连接成型,测试其拉伸强度,对失效后断面进行分析。结果表明:随着BF质量分数的增加, BF/PLA-铝合金连接强度先增强后降低, BF质量分数的增加影响了BF/PLA复合材料的结晶成核。结合试验获得的结果,建立有限元分析模型进行数值模拟,结果显示所建立的模型能够准确还原BF/PLA-铝合金拉伸过程。

关键词：玄武岩纤维聚乳酸复合材料金属表面处理金属-塑料连接强度数值模拟

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自相似分层蜂窝结构多碰撞工况耐撞性研究

汽车工程 2022年第6期44卷 886-892,908页

作者：马芳武孙昊梁鸿宇马文婷王强蒲永锋吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 中国第一汽车股份有限公司研发总院长春130013 汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室长春130011

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... 详细信息

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。

关键词：蜂窝结构自相似分层设计斜向碰撞耐撞性能

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自适应半主动悬架系统控制策略

湖南大学学报（自然科学版） 2013年第2期40卷 39-44页

作者：郭孔辉余五辉章新杰马芳武赵福全吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130022 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082 浙江吉利汽车研究院浙江杭州311228

建立了一种自适应半主动悬架的控制策略,能更好地权衡舒适性、操纵稳定性和安全性.首先建立集成了考虑悬架限位的阻尼连续变化(CVD)天棚控制算法的整车模型,并在不同路面和车速下进行仿真分析,建立由悬架动行程均方值估计路面不平度等... 详细信息

建立了一种自适应半主动悬架的控制策略,能更好地权衡舒适性、操纵稳定性和安全性.首先建立集成了考虑悬架限位的阻尼连续变化(CVD)天棚控制算法的整车模型,并在不同路面和车速下进行仿真分析,建立由悬架动行程均方值估计路面不平度等级的方法;其次,提出一种考虑路面不平度等级的自适应型半主动悬架控制策略;然后采用遗传算法对不同工况下的控制参数进行离线优化;最后将优化后的控制参数用于在线控制,并与传统的被动悬架以及天棚控制的半主动悬架进行对比分析.仿真结果表明:汽车在复杂工况行驶时能有效识别路况信息并进行控制模式切换;在Comfort模式时能有效提高汽车平顺性;在Sport模式时能有效提高汽车的行驶稳定性;在Safe模式时能有效提高汽车行驶安全性.

关键词：半主动悬架路面不平度等级路面辨识工况自适应算法遗传算法

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优化集成系统平台的建立及其应用研究

湖南大学学报（自然科学版） 2014年第5期41卷 50-57页

作者：陈吉清钟海云兰凤崇马芳武华南理工大学汽车工程学院广东广州510641 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江杭州311228

通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行参数化建模,利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器LS-DYNA和数据处理器Matlab,建立优化集成系统平台,以实现产品开发过程优化的快速、自动化.以新开发车型前保险杠横梁为例,在保证碰... 详细信息

通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行参数化建模,利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器LS-DYNA和数据处理器Matlab,建立优化集成系统平台,以实现产品开发过程优化的快速、自动化.以新开发车型前保险杠横梁为例,在保证碰撞安全性的前提下针对保险杠横梁的轻量化问题,对横梁空间形状、截面高度、宽度以及厚度进行优化.以质量最小为优化目标,碰撞压缩量与车体加速度峰值为约束条件,采用最优拉丁超立方试验设计和模拟退火算法,通过优化集成系统平台对模型进行40%偏置、刚性墙、刚性柱三类低速碰撞仿真分析,得到了满意的效果.

关键词：集成优化隐式参数化前保险杠横梁碰撞安全轻量化