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创新研究团队建设之汽车系统动力学团队

发布时间:2019-10-29 14:53:11

  本站讯  8个人,7名博士、1名硕士;一个团队,不满三年、成绩显著。他们有团结协作、共同攻关的团队精神,他们有无私奉献、务实进取的团队作风。他们就是交通与车辆工程学院的“汽车系统动力学”创新研究团队,学校重点扶持的创新研究团队之一。
  这是一个年轻的团队,不仅仅是因为整个团队形成尚不足三年,更因为其成员的年龄结构:除了学术带头人柴山教授53岁,任传波教授、王利民教授四十多岁以外,其余成员王树凤、焦学健、刚宪约、李丽君、李红艳则都在35岁以下。从其职称结构来看:教授3人、副教授3人、讲师2人。
              搭建平台,借得东风好着力
  2007年12月,我校本科教学评估期间,作为学校的亮点工程,评估专家来到虚拟现实实验室参观了虚拟现实系统,该系统以其逼真的三维场景使专家如身临其境,令专家赞叹不已。
  2008年3月24日,虚拟现实实验室,一堂《汽车构造》课,利用基于虚拟现实系统的《汽车构造》教学平台对一辆桑塔纳轿车拆卸、装配、运转,使学生从不同视点、不同角度真实地观察到了汽车的结构和装配关系,系统真实地表现了汽车零部件的运动过程。实现了汽车零部件实体数字化模型的装配和运动仿真,从而解决了现场课教学与多媒体教学所存在的缺陷,不仅大大提高了《汽车构造》课程教学现代化水平,也一改过去单纯理论教学的枯燥和乏味,使学生有现场操作之感,大大提高了课堂教学效果,该系统在国内高校专业教学中处于领先水平。
  这是汽车系统动力学创新团队的虚拟现实系统科研促教学的具体应用。目前该系统为五通道虚拟现实系统,是该团队在整合原有资源的基础上,通过自制、改进和引进相结合的方法,在三通道虚拟现实系统基础上升级而成,可以实现大场景、细微结构的三维立体现实与交互操作,大大提高了虚拟现实的技术水平和展示效果,为整个团队的发展构建了更高水平的虚拟现实研究平台。
  除虚拟现实实验室之外,该团队通过整合建立了车辆系统动力学与控制研究所、CAE仿真实验室,拥有Adams、Ansys、LS-Dyna、VPG、Dynaform等大型CAE分析软件和成套振动噪声测试分析仪器。通过增购传感器,整合结构与动力学重点实验室的振动与噪声测试系统,初步建立了汽车振动噪声测试分析平台,并与福田雷沃重工、福田奥铃汽车、泰安航天特种车有限公司等开展横向合作,成立了山东理工大学—福田雷沃股份有限公司研发中心等研究机构,从而把企业研究项目纳入到团队的整体规划中,为团队下一步的发展奠定了良好的基础。
              凝练方向,万物静观皆自得
  在开展研究的基本平台搭建起来之后,汽车系统动力学创新团队汇聚智慧,在分析专业形势的基础上,凝练出了团队的研究方向。车辆系统动力学研究以汽车安全与舒适性为目标,利用现代计算仿真手段和实验测试方法系统地研究车辆受力和运动关系,目前该团队的主要研究内容涉及整车及零部件CAE、车辆系统动力学仿真、虚拟现实与虚拟样机应用技术、振动噪声测试分析等四个方向。
  CAE技术及其在整车和关键零部件仿真分析中的应用主要是结构强度分析与轻量化设计,重点开展了具有等轴荷特点的油气弹簧悬架的车架强度分析、基于离散变量结构优化设计的车辆结构轻量化设计、基于谐响应分析的车辆结构动力分析、基于多点约束方程的结点自由度耦合技术的研究,并将以上研究应用于实际工程,解决了多个企业的关键技术问题。团队利用CAE和结构优化设计技术为北汽福田诸城车辆厂、北汽福田奥铃工厂、泰安航天特种车有限公司、淄博汽车厂等企业进行了结构优化设计,为企业节约了大量钢材,取得了显著的经济效益。
  此外,车辆虚拟试验场技术以弹塑性动力学与非线性有限元为基础,采用计算机仿真方法,研究车辆关键零部件的强度与可靠性,以及车辆整车碰撞安全性与行驶平顺性,为车辆的安全性与舒适性设计提供依据;虚拟现实及虚拟样机应用技术采用立体图形显示技术、立体声音播放技术以及立体头盔、数据衣等多种传感设备,创造一个与真实环境类似的虚拟环境,与CAD/CAE技术相结合,实现数字化样机的设计与仿真;车辆系统动力学仿真把汽车多体系统动力学及其计算机仿真技术结合起来,在汽车设计、试验、改进过程中,利用三维模型计算替代样机测试,对其进行性能优化分析,可显著地改善整车的动力学性能,缩短产品开发周期,降低成本,减少开发风险。
              志在功成,为有源头活水来
  2007年,汽车系统动力学创新研究团队承担了“十一五”国家科技支撑计划重大项目《多功能农业装备与设施研制》中《农业装备数字化设计技术研究》课题的子课题《农业装备虚拟装配关键技术研究》,主要研究内容包括虚拟装配环境的建立,产品层次信息表达方法的研究,装配序列规划和运动规划技术研究,装配过程干涉检测及产品可制造装配综合评价方法。
  另一个项目“机械与车辆结构CAE研究及工程应用”获2006年山东省科技进步二等奖。这一项目主要针对车辆的结构特点,采用CAE技术研究车辆结构静力学分析、动力学仿真及优化设计过程中的关键技术问题,并将研究成果应用于整车和关键零部件的研发中。已取得的研究成果有基于离散变量结构优化设计的车辆结构轻量化设计,具有等轴荷特点的油气弹簧悬架的车架强度分析,基于谐响应分析的车辆结构动力分析,基于多点约束方程的结点自由度耦合技术的研究,具有状态、材料、几何非线性的动力学仿真分析方法,模拟真实连接关系的整车结构分析。
  此外,在2006-2007年度,该团队争取到省部级科研项目1项,其他项目13项,总经费78.5万元,出版专著一部《汽车产品开发》,在《振动与冲击》、《农业机械学报》等发表高水平论文5篇,其中EI检索论文2篇。
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