基于改进响应面法和Matlab-Adams的麦弗逊悬架优化

基于Adams和Matlab应用改进响应面法对悬架结构参数进行了优化。在Adams/Insight软件中进行了设计参数的灵敏度分析。针对灵敏度较大的设计参数,建立了车轮定位参数在车轮跳动过程中最大变化量的二阶响应面近似数学模型,并对该模型进行了可靠性分析。应用编程实现对响应面数学模型的优化求解,对优化前后的仿真结果进行了对比。对比结果显示了该方法具有较好的准确性和有效性。     

基于响应面法的转向架构架结构强度分析

为了快速准确地评估转向架构架的结构强度,将响应面法和可靠性理论相结合对其进行结构强度分析.运用APDL语言建立转向架构架的参数化模型,并根据标准计算其结构强度.考虑试验设计方法对构架响应面函数精度的影响,分别采用中心组合设计、Box-Behnken设计和三水平全因子设计三种试验设计方法对其进行样本点的选取.利用最小二乘法对试验数据进行拟合,建立构架的多项式响应面函数.基于响应面函数,采用Monte-Carlo方法和应力-强度干涉理论对构架进行结构强度的可靠性分析.研究结果表明:试验设计方法的不同对响应面函数精度的影响较大,通过中心组合设计拟合的响应面函数精度较低,三水平全因子设计相比Box-Behnken设计在拟合精度相似的条件下,计算量较大.三种试验设计方法下,转向架构架的结构可靠度分别为0.97,1和1,表明了响应面函数的精度对准确评估构架的可靠性具有重要作用,同时为准确评估构架的结构强度提供了理论指导.     

基于多学科可靠性优化的控制臂设计

为对悬架控制臂轻量化并保证其性能可靠性,采用了多学科可靠性优化方法。采用悬架多体动力分析方法获得控制臂的边界条件并进行了有限元分析,采用确定性优化方法对控制臂进行拓扑优化;采用Hammersley抽样方法,对拓扑优化后的控制臂进行多学科可靠性优化,得出可靠性优化模型质量比原模型降低了14.9%。与确定性优化相比,可靠性优化模型质量也略有降低,总体刚度及低阶频率都有提高。结果表明,多学科可靠性优化后控制臂满足性能可靠性要求,验证了设计的合理性。     

基于隐式参数化模型的地铁车体轻量化设计

为实现地铁新车型前期快速的概念设计和性能评估,引用“分析驱动设计”理念对重庆6号线地铁的MP车体进行了隐式参数化建模;并录入车体的17个主要钣金件进行设计分析。以板厚为设计变量,筛选出模态和刚度对质量相对灵敏度较大的7个车体钣金件,进行基于响应面法的多目标轻量化优化设计;车体的刚度、模态等多项性能指标达到了良好的轻量化效果。研究结果表明：所引入“分析驱动设计”理念的车体隐式参数化建模及基于响应面法的多目标优化方法能应用于车体结构的轻量化设计,具有较好的工程指导意义。     

基于灵敏度分析的座椅安装模态优化

建立某轿车带挡风玻璃白车身和驾驶员座椅有限元模型,对座椅进行模态分析,对比座椅约束模态和安装模态的差别,并通过模态试验验证其有限元模型的可靠性,针对未达到目标值的座椅模态,通过改进座椅连接、结构、板件厚度等步骤进行优化。在板厚优化前引入模态应变能分析法,减少模态灵敏度分析量,提高优化效率。优化后座椅1～2阶模态分别提升1.4 Hz和4.35 Hz,达到目标要求。     

基于RSM的空心立铣刀多学科多目标优化设计

为了解决无模砂型数字化切削加工过程中不易及时排除砂屑问题,基于气力输送原理设计了一种气动排屑空心立铣刀.首先,结合仿真分析和响应面法,建立了空心立铣刀的多学科多目标优化模型,以获得空心立铣刀的良好静动力学性能和气动排砂性能;其次,采用第二代非支配解排序遗传算法(NSGA-II)得到Pareto优化解集;最后,通过仿真和加工实验验证了优化结果的可靠性.Parero优化结果与初始设计相比,刀尖相对工件总变形量平均减小0.1%,一阶固有频率平均提高0.8%,型腔出口平均风速平均提高10.2%,提高了空心立铣刀综合性能.      

基于双响应面法和BBD的车辆悬架系统稳健设计

选用某种型号车辆的麦弗逊悬架系统,探讨悬架系统设计中同时考虑车辆的操纵稳定性和乘客的乘座舒适性问题,运用ADAMS软件对麦弗逊悬架进行建模并对其进行空间运动学定义.将悬架系统的结构尺寸视为可控因素,刚度和阻尼为不确定因素.通过对该悬架的一系列跳动分析和试验仿真得出对悬架的跳动特性影响较大的关键点,运用box-behnken de?sign(BBD)试验方法安排试验,采用稳健设计中的双响应面法对车辆悬架系统进行稳健性分析.为车辆悬架系统的研究提供了一种新的方法.     

基于自适应响应面法的动车组牵引变压器弹性吊挂设计

针对某型动车组原始吊挂刚度下车体地板振动较大导致乘坐不舒适的现象,对动车组牵引变压器吊挂刚度进行优化设计。在优化设计过程中,采用拉丁超立方设计方法进行采样,根据所得的样本数据,引入自适应响应面法对变压器吊挂刚度进行优化设计,避免了传统响应面法完全依赖于最初样本点的问题。对优化设计后牵引变压器吊挂刚度的减振效果进行验证,车体地板垂向振动加速度得到大幅度降低;计算得到吊挂频率为9.0 Hz,远小于刚性吊挂时车体一阶垂弯频率;并且模态分析后一阶垂弯模态频率保持在10 Hz以上,符合动车组模态匹配要求。     

简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路可靠性分析

为分析关键因素对桥上嵌入式轨道无缝线路力学特性的影响, 并基于可靠性理论对其进行评估, 采用有限元法建立了简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路计算模型, 选择高分子材料纵向阻力和梁体温差为随机变量, 并根据实际工况确定了随机变量的分布类型和分布参数; 通过中心组合试验设计方法设计了响应面试验, 采用最小二乘法拟合了随机变量和响应之间的函数关系, 从而建立了轨板相对位移关于高分子材料纵向阻力和梁体温差的二次多项式响应面模型, 通过方差分析验证了所建立模型的正确性, 并采用灵敏度分析方法对随机变量进行了参数敏感性分析; 构建了桥上嵌入式轨道无缝线路长期服役性能的极限状态方程, 综合运用蒙特卡洛法和响应面模型评估了简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路的可靠性。分析结果表明: 梁体温差和高分子材料纵向阻力对轨板相位移的灵敏度系数分别为0.99和-0.08, 梁体温差对轨板相对位移的影响远大于高分子材料纵向阻力; 在考虑参数的随机性以后, 温度作用下的轨板相对位移具有一定的离散性, 其主要分布在4.0~6.5 mm范围内, 且近似服从正态分布; 在不采取特殊处理措施的情况下, 不宜在年温差较大的地区建造桥上嵌入式轨道; 提出的桥上嵌入式轨道无缝线路可靠性评估方法可为嵌入式轨道结构的设计提供理论指导。      

高架轨道箱梁结构振动试验模型设计与校验

基于π定理和量纲分析法,推导了某32 m高架轨道箱梁结构缩尺模型与原型物理量之间的相似关系,并通过建立动力仿真模型进行计算,验证了相似关系的准确性;以该相似关系指导设计,并通过合理选材,制作了几何相似比为10∶1的轨道箱梁结构缩尺试验模型;通过激振试验获取了缩尺试验模型的模态频率、振型和加速度响应,并与有限元仿真结果对比,验证了缩尺试验模型的有效性;在此基础上利用该缩尺试验模型研究了轨道箱梁结构的振动传递特性。研究结果表明:高架轨道箱梁缩尺模型与原型结构前10阶模态频率误差均小于1%,且由缩尺模型计算结果反演的加速度响应曲线与原型结果趋势一致,模型与原型之间相似关系推导正确;缩尺试验模型实测模态频率与有限元仿真结果的误差均在8.8%以内,各阶模态振型吻合,且实测加速度响应随时间变化趋势与有限元仿真结果一致,制作的高架轨道箱梁结构缩尺试验模型有效;当振动在轨道结构中传递时,扣件和橡胶层对1 000 Hz以上的高频振动具有明显的衰减作用;当振动由箱梁顶板向底板传递时,顶板加速度导纳最大,翼板次之,其次是腹板,底板加速度导纳最小;设计制作的高架轨道箱梁结构缩尺试验模型能够反映原型振动响应的一般传递规律,可用于轨道箱梁结构振动传递特性与控制关键技术研究。