复合材料发动机罩的行人头部保护研究

为研究聚丙烯复合材料发动机罩的行人保护性能,应用ANSA软件建立发动机罩和行人头部冲击器的有限元模型;参照欧盟EC 78/2009行人保护法规要求,选取碰撞危险点;应用LS-DYNA有限元分析软件研究相同结构下聚丙烯复合材料发动机罩和钢制发动机罩的行人保护能力以及静态刚度,比较不同配比材料发动机罩的吸能特性和头部碰撞损伤的相关加速度值,并针对铰链处进行结构优化设计。研究表明:所设计的新的聚丙烯复合材料发动机罩在保证刚度的条件下,有明显减重效果,并在头部碰撞区域对行人头部有较好保护效果。     

人车碰撞中行人大腿保护研究

研究提高人车碰撞中行人大腿的保护性能的方法。首先对大腿伤害机理,伤害评价指标以及车辆自身结构进行阐述和研究,总结车辆前端结构的关键参数;对某车型的前大灯进行结构改进,按照欧洲新车安全评鉴协会(Euro NCAP)行人大腿保护的试验评价方法,改进后进行碰撞试验;建立装有发动机罩安全气囊的整车仿真模型,验证安全气囊对行人大腿的保护性能。经过试验和仿真可以得出:车辆前大灯结构刚度改进和发动机罩安全气囊可以改善行人大腿的保护性能。     

我国(讨论稿)和欧洲关于行人保护法规的异同点

通过对欧洲和我国讨论稿关于行人保护法规的分析比较研究,在定义方面有着相同和不同;在下腿型冲击器对保险杠的试验、上腿型冲击器对保险杠的试验、儿童头型冲击器对发动机罩的试验、成人头型冲击器对发动机罩的试验等实验中,使用的实验仪器设备、实验手段和方法、实验程序、评价指标存在着相同和不同之处。与欧洲法规相比,我国讨论稿的一些评价指标值有待进一步完善,试验手段和方法需要进一步改进,通过比较分析来不断修订我国行人保护法规讨论稿,以利于我国未来正式颁布行人保护法规。     

行人与轿车正碰后卷绕型运动形态仿真研究*

为研究行人与轿车正碰后卷绕型运动形态规律以及行人损伤情况,基于PC Crash和MADYMO软件进行仿真分析。分析不同发动机罩倾斜程度对行人抛距的影响,以及不同车速、行人走向、前挡风玻璃倾角对行人头部、胸腔的损伤影响,最后通过CIDAS数据库中的3起真实案例进行验证。结果表明:分段抛距公式不仅能反映行人抛距变化趋势,而且在2个分段范围内均能较好地拟合实际抛距,平均误差为4.23%,实际案例验证的结果误差在5%以内,证明实验方法的准确性。     

男性行人与SUV正碰后的运动形态及损伤研究

为降低人车正面碰撞事故中男性行人的损伤程度,利用放缩法建立我国50百分位男性身高168.5cm,体质量为50.5、65.5、75.5、80.5 kg等4种体型的男性行人模型;在MADYMO仿真分析环境中建立上述不同体型的男性行人与运动型多功能车(SUV)在不同碰撞速度、不同最大制动减速度下的正面碰撞模型,开展仿真试验,研究碰撞后男性行人运动形态和头部损伤情况。结果表明:碰撞车速决定碰撞后男性行人运动形态,且显著影响男性行人头部损伤来源;碰撞车速为30～80 km/h,男性行人头部损伤主要是与地面碰撞所致;碰撞车速大于90 km/h,男性行人头部损伤主要是与SUV碰撞所致;男性行人体型越肥胖,与SUV碰撞所致的头部伤害指标值(HIC)越小;最大制动减速度越大,男性行人与SUV碰撞所致的头部HIC值越小,头部与SUV碰撞时刻越晚。     

基于电涡流效应的钢质体应变实时检测技术研究*

为避免特种设备中的钢质体结构因交变载荷过大而产生应变,从而造成局部区域应力集中、降低钢质体强度和承压能力,提出1种利用涡流效应评价钢质体应变状态方法,并研制出由涡流探头和信号处理系统组成的应变检测装置。利用万能拉伸机对Q235钢试件进行拉伸应变实验,分析电压有效值、拉力值随采样时间的变化规律,进而得到相关线性方程。研究结果表明:该装置能够敏感检测出钢质体不同应变阶段,且在弹性阶段内可通过直线拟合方程定量检测应变量。因此,可有效预防因应变过大而造成的钢质体结构失效,从而避免特种设备危险事故发生,一定程度上保护人们生命及财产安全。     

城市燃气埋地管道泄漏现场精确定位技术

查找城市燃气埋地管道泄漏点是保障燃气管道安全运行的重要途径,目前埋地钢质管道泄漏检测技术主要包括基于硬件检测技术和软件检测技术,对它们的优缺点进行了比较,由于新技术的局限性导致并不适用于城市燃气钢质管道和聚乙烯管道泄漏检测定位。将人工巡检法与埋地钢质燃气管道定位技术相结合进行燃气泄漏点检测定位,经现场实践证明对于准确定位钢管燃气泄漏点具有很好的效果;将人工巡检法与气相色谱分析技术相结合探查聚乙烯燃气管道泄漏点,探测效率高,定位准确。     

行人与不同车型车碰撞事故中头部损伤来源

为更好地了解行人与不同车型车碰撞事故中头部损伤来源,选取轿车、运动型多功能车(SUV)及客车3种典型车型,以车速为变量设计仿真试验。首先借助一个真实案例验证Pc-Crash软件,然后利用该软件开展仿真试验,并用已有模型验证轿车事故中的行人抛距值,最后通过做图分析可知:3种车型事故中行人头部损伤程度均随车速的提升而加重;在相同车速下,SUV事故中行人头部损伤最严重;不同车型事故中,车辆所致损伤最高的是SUV型车,而地面所致损伤最高的是客车;轿车与SUV事故中行人头部损伤主要来源于车辆撞击,而客车事故中行人头部损伤来源较为复杂,但多数情况下来源于地面撞击。     

九曲桥行人运动实验与模拟研究

公共场所中的人群疏散是行人疏散动力学研究中的重要内容。基于九曲桥行人运动观测实验对转角区域的行人运动特征进行研究,并利用人员疏散模拟软件Pathfinder模拟了因激励作用所导致的行人速度提高对通行效率的影响。结果表明,由于行人的停留、拍照行为导致转角内区域出现了明显的行人变换走道现象;行人在转角内区域出现的停留、超越行为导致行人速度出现大幅度波动,最低速度约为0.2 m/s,最高速度约为0.7 m/s;与转角后区域相比,行人密度变化对转角内区域的行人速度的影响更小,单位流量的影响更大;由于观测实验中行人停留、拍照等行为的存在,相同密度下转角后区域行人运动速度、单位流量均低于P&M平直通道模型;适当的激励作用有助于减轻行人拥堵,提高通行效率,当行人速度达到较高水平后效果不再显著。     

信号控制交叉口行人过街等待时间研究

为保护行人过街时的安全及减少行人违章行为,通过分析行人过街的等待规律,构建了信号控制行人过街等待的生存分析方法。对上海市典型交叉口的行人过街等待行为的观测及分析,得到了行人等待的生存曲线,建立了行人违章危险度随行人自身及环境因素影响的COX风险回归模型。结果表明:行人在路边等待过街最大可忍受等待时间为90s,在中间安全岛的最大可忍受等待时间仅为50s;行人等待时间与行人年龄、红灯时间、穿越车道数、冲突方向车流量、是否二次过街相关,与行人性别无关;合理的交叉口设计和信号控制能提高行人的遵章率、降低违章危险度。笔者建议:信号控制交叉口行人红灯时间不超过90s,行人在安全岛最大等待时间不超过50s。     

Comparison of steel,aluminum and composite bonnet in terms of pedestrian head impact

Material selection for automotive closures is influenced by different factors such as cost, weight and structural performance. Among closures, the automotive bonnet must fulfill the requirements of pedestrian safety which is evaluated by child and adult headform impactors. The mechanisms of injury are complex, therefore; the Head Injury Criterion (HIC) which shows a measure of the likelihood of head injury arising from an impact is developed. HIC includes the effects of head acceleration and the duration of the acceleration.In this paper a new finite element model has been developed which is capable to simulate head impact phenomenon between headform impactors and composite bonnet. Then the behavior of three identical bonnets made of steel, aluminum and composite have been investigated by the developed model. It is shown that the energy absorption of aluminum bonnet is smaller than steel and composite ones and for keeping the aluminum bonnet at the same level of stiffness, it is necessary to increase the thickness. Therefore, the aluminum bonnet needs a larger space between the bonnet and the parts in the engine compartment. It is shown that although the displacement of headform for composite bonnet is more than that of steel and aluminum ones, but the amount of HIC’s, which are measured at the collision points are much less than those measured at the same collision points for steel and aluminum bonnets.In addition the comparison of three bonnets of the different materials has been done to highlight cost, weight, and structural performance issues.     

近断层地震作用下考虑温度和碰撞效应的曲线梁桥地震响应分析

为探究大温差地区曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震响应和碰撞效应，以西北大温差地区某曲线连续梁桥为工程实例，建立全桥非线性有限元模型并考虑变温作用对支座刚度的影响；分别以桥墩内力、支座位移和邻梁碰撞效应为指标研究曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震反应特性。结果表明:温度越低，地震波作用于结构的内力响应越大；曲线梁桥在地震动作用下邻梁间碰撞为面-面碰撞，且温度越高，碰撞效应越强；高阻尼橡胶支座在低温下体现出较强的耗能能力，在大温差地区的桥梁抗震设计中可作为参考；近断层脉冲地震动相较于远场地震动，结构地震响应更大，对结构的破环性更强，故在近断层地区的桥梁抗震设计中应予以重视。     

基础弹性刚度变化对铁路简支梁桥地震响应的影响研究

以某特大铁路简支梁桥为例 ,考虑m值变化对基础弹性刚度的影响 ,笔者建立了铁路简支梁桥单墩有限元计算分析模型 ;运用大型通用软件ANSYS ,采用时程分析方法 ,对不同地震输入激励条件下的桥墩动力响应进行计算研究 ;研究结果表明 ,m值变化引起的基础竖向刚度的变化对桥梁结构地震响应的影响较大。笔者的研究成果为硬土质基础的铁路简支梁桥的抗震安全设计 ,提供了重要参考。     

影响大型复杂机械钢结构系统可靠性的因素分析

以结构力学为理论依据,以有限单元法为基础,借助和参考有关有限元程序设计方法,按照结构系统可靠性失效模式分析的要求,采用编程语言研制成功基于有限元的可靠性分析软件RAPS(Reliability Analysis Program of Structure based on FEM),运用该软件对立体车库钢结构的可靠性进行具体的分析;对判定结构系统失效与否的失效准则进行讨论和分析,并针对立体车库钢结构,得出合理的失效准则和系统可靠度的计算方法;通过实例说明约界参数CAP、失效路径长度和系统复杂程度对失效准则和系统可靠度结果的影响。     

机场货站易爆危险品存储区外部安全防护距离研究*

为合理设定机场货站易爆危险品存储区外部安全防护距离,基于爆炸威力计算模型,利用有限元分析软件AUTODYN模拟包装约束下爆炸品爆炸冲击波特性,通过引入包装约束系数,描述包装材料对爆炸威力影响,计算航空运输易爆危险品存储区外部安全防护距离。结果表明:1 mm厚度聚碳酸酯、钢和铝材质外包装的包装约束系数分别为0.904 7,0.860 1,0.870 6,相较于聚碳酸酯和铝材质,钢材质外包装对易爆危险品爆炸威力削弱程度较大。研究结果可为机场货站外部安全防护距离规划设置提供参考。     

海底管道受抛锚撞击的数值模拟

海底管道常会因受到抛锚等坠物撞击而发生管道破损、油气泄漏等事故,通常的保护措施是将海底管道埋入海床下一定安全的深度。锚在贯入海床的过程中,与海床相互作用会耗散掉锚的大部分能量,从而使锚对管道的撞击能量减小,继而避免或降低锚对管道的撞击损害。运用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立锚、海床、管道的有限元模型以还原锚贯入海床的过程,选取不同锚重、不同撞击速度及不同海底底质得到锚在贯入海床的过程中与海床的能量变换情况,即锚的速度及位移变化、海底管道的应力应变情况。模拟结果表明,锚的贯穿量随锚重和触底速度增加而增大,随土壤内摩擦角和土体黏聚力增加而减小。     

基于模糊优化理论的生物质裂解装置转锥有限元安全分析

提出一种将模糊数学理论和有限元法相结合的结构优化分析方法,建立转锥模糊优化的数学模型,给出目标函数、设计变量和模糊约束条件;通过合理模拟转锥的边界条件和受力状况,建立生物质裂解装置转锥的有限元结构优化模型并划分网格,同时引入实际载荷及边界条件;根据约束的性质和设计要求,选取了模糊约束隶属函数,在优化过程中提出一种改进的水平截集法来考虑模糊约束的影响,从而调整最优解在空间的位置,可求得比传统优化方法更为合理的数学解;根据算法框图进行模糊优化运算,与普通优化设计方法所得结果相比,转锥的重量减轻5.2%。笔者为转锥及其他机械结构的优化设计和安全分析,提供了一种新的途径和依据。     

富水砂层刚度参数敏感性分析及地表沉降预测*

为了在富水砂层地铁盾构施工中保证施工安全，控制地表沉降是其重要措施。依托福州地铁盾构工程项目，利用正交试验方法，使用有限元软件Plaxis 3D建立25个数值分析模型，采用反分析的方法，确定富水砂层土体硬化模型(Harding Soil model)主要刚度参数之间的关系；通过对各刚度参数进行极差分析与方差分析，确定土体硬化模型各刚度参数敏感性和显著性，建立刚度参数与地表沉降的数学模型。研究结果可以较好地对最大地表沉降进行预测，为富水砂层参数优化和盾构施工地表沉降预测提供理论基础。     

建筑钢结构中钢构件的防火性能与抗火设计研究

首先有针对性地对当前国内外建筑钢结构中钢构件的防火性能与抗火设计研究背景做了较系统分析,接着,通过有限元程序,对当前应用非常广泛的半刚接门式刚架建筑在火灾高温下的受力性能进行了整体结构非线性分析。计算结果表明：随着温度的升高,钢构件节点的刚度不断下降,当节点的刚度下降到不能约束与其连接的梁柱构件时,结构将发生突然坍塌性...     

美国侧面碰撞规程下轿车变形侵入仿真研究

为更好地分析汽车侧面碰撞过程中驾乘人员安全,根据美国联邦机动车安全法规FMVSS214碰撞要求,采用显式有限元分析软件LS-DYNA详细建立了某公司轿车有限元整车模型和可变形移动壁障有限元模型,研究了美国侧面碰撞规程下可变形移动壁障以54 km/h速度撞击轿车侧面的变形侵入过程仿真模拟和轿车侧面车门不同水平级的变形侵入对乘员损伤程度的影响。结果表明:有限元模拟结果与实车碰撞试验结果吻合较好,模型可信;轿车车门中部位置对驾乘人员损伤影响最大,乘员损伤AIS值接近3(严重损伤);参数加权平均变形侵入量能较好的反映车辆侧面碰撞下车身侧围的变形侵入情况。