基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.     

应用响应面方法进行200km/h转向架阻尼器参数的优化研究

以我国铁路应用的 2 0 0km/h客车为实例 ,应用响应面优化方法 ,进行 2 0 0km/h转向架悬挂系统的阻尼器参数优选。首先应用ADAMS/Rail进行 2 0 0km/h客车的动力学仿真计算 ,将计算结果与试验比较 ,验算了模型的准确性。然后 ,应用响应面优化法对其阻尼参数进行优化 ,将得到的最优参数应用到ADAMS建立的仿真模型中 ,得到了更好的舒适性     

铁道车辆承载吸能结构优化研究

为得到具有理想耐撞性能的铁道车辆承载吸能结构,分别基于多项式响应面法的二次响应面模型、四次响应面模型和Kriging法的响应面模型等3种代理模型,构造承载吸能结构的比吸能SEA及比吸能与撞击力峰值之比REAF关于设计参数的二次、四次和Kriging法响应曲面,结合遗传算法整体寻优分别得到这3种代理模型的SEA和REAF的最优值.对比分析结果表明:Kriging法响应面模型的拟合精度高于多项式的二次和四次响应面模型,四次响应面模型的拟合精度次之;但是Kriging法响应面模型拟合曲面没有多项式响应面模型的光滑,其原因是Kriging模型采用的局部插值方法虽能提高模型拟合精度、却不利于降低模型拟合过程中的数字噪声;整车车体碰撞仿真表明,承载吸能结构优化后的整车车体具有更好的耐撞性能.     

基于蠕变理论与有限元仿真的轨道交通车辆铝合金冲压件滞后回弹研究

滞后回弹是影响冲压件形状精度的关键因素.针对复杂工况下冲压件滞后回弹的预测与验证问题,提出了一种基于蠕变理论与有限元仿真方法.以轨道交通车辆司机室补强板为例,采用单轴拉伸试验测定了不同应力状态下5083-O铝合金材料的蠕变行为,并选用幂函数本构模型进行蠕变参数拟合;采用数值模拟手段分别建立了冲压成形、卸载回弹及滞后回弹...     

模拟退火算法在轨道车辆司机室蒙皮成形工艺参数优化中的应用

蒙皮拉延成形中涉及到的工艺参数众多,取值区间不连续,难以通过单因素优化方法获取生产所需的最优工艺参数组合。提出了一种基于响应面模型和模拟退火算法的蒙皮成形工艺参数组合优化方法。以轨道车辆司机室蒙皮为例,根据产品需求和生产工况设计了工艺参数组合,通过有限元仿真方式获取了不同工艺参数组合下工件成形效果,建立了回弹量、最大应力与工艺参数组合之间的响应面模型;通过模拟退火算法,在工件不断裂前提下,将工件成形后的回弹量由前期工艺试制时的32 mm降低至6.89 mm,并获取了最小回弹量对应的工艺参数组合。采用优化后的工艺参数组合指导工艺试制,成形件满足试制工艺条件,且回弹量的试验结果和优化结果相吻合。结果表明:该蒙皮成形工艺参数优化方法可以有效降低工件成形后的形状误差,并为后续模具型面补偿提供依据。     

考虑参数随机性的大跨度轨道交通斜拉桥线形预测分析

为提高对大跨度轨道交通斜拉桥线形变化的预测精度,考虑影响结构长期变形因素的随机性,将响应面法引入到大跨度轨道交通斜拉桥主梁的长期变形预测中。试验抽样采用均匀设计法,响应面模型采用偏最小二乘法进行拟合,将主跨跨中竖向变形表达成各随机变量的显示函数,同时选择R2检验进行响应面模型的精度检验。通过Monte Carlo法抽样得到某置信水平下的变形预测值。本文以蔡家嘉陵江大桥为例,按上述理论得到主跨跨中竖向变形在95%置信水平下的置信区间,与有限元计算结果和实测数据相比,该预测结果吻合较好且偏于安全。     

基于响应面方法的车钩缓冲器特性曲线优化分析

为了更加真实地反映车钩缓冲器实际工作状态和进行缓冲器特性曲线优化,提出采用列车纵向动力学系统对缓冲器的特性曲线进行分析。在优化方面,从响应面方法的基本原理出发,建立响应面的子区域构造方法,运用凝聚函数和惩罚技术处理约束的遗传算法求解加约束条件的二次响应面最优解。以大秦线实际线路、列车编组以及列车纵向动力学性能为优化计算的条件,结合缓冲器数值模型建立缓冲器特性曲线的优化模型,运用所提出基于遗传算法的响应面方法对重载列车缓冲器特性曲线进行优化求解。结果说明所提方法对求解缓冲器特性曲线的优化问题非常有效。     

基于响应面的波形钢腹板PC组合梁桥有限元模型修正方法的试验研究

为探讨波形钢腹板PC组合箱梁桥模型修正方法应用于实桥结构运营安全性能评估的有效性,开展实桥荷载试验,并基于响应面法,以设计参数为自变量,利用竖向前3阶自振频率构造目标函数进行迭代优化,从而实现对有限元模型的修正,使修正后模型的计算结果和试验实测值的偏差在合理范围内。而后按照静载试验的加载工况对有限元模型加载,通过对比挠度计算值与试验值,验证其精确性。研究结果表明:修正后的模型能够真实反映桥梁的实际运营状态,可以作为该桥的基准有限元模型用于桥梁运营安全性能评估。     

轨道车辆吸能装置碰撞试验与数字仿真研究

以某城市轨道车辆的防爬器为研究对象,重点进行了与防爬器铝合金材料率相关的应力应变曲线测试、防爬器碰撞试验及相关的数字模拟计算。研究表明Johnson-Cook本构模型能够很好地模拟该防爬器材料在大应变变形或材料失效时的物理力学特性,且数字模拟计算的塑性变形过程与碰撞试验结果保持了合理的一致性;防爬器加速度、纵向位移的仿真结果和碰撞试验数据相对误差均小于10%,满足EN15227-2008的防撞性验证要求。因此通过试验数据对有限元分析模型进行校正,可以提高有限元模型的精确度,为以后改进和优化车体结构提供参考和帮助。     

铁路桥梁弹塑性护栏设计及 碰撞仿真研究

提出一种适用于高速铁路桥梁弹塑性护栏设计,由立柱、吸能块和横梁组成。以3个组成部分的壁厚为设计变量,以吸能量和最大峰值力为目标响应,通过数值仿真得到优化拉丁超立方试验设计的样本空间。基于最小二乘法构建关于目标响应的三阶多项式响应面模型,通过多目标遗传算法对弹塑性护栏各组成部分的壁厚进行优化设计。以多目标优化设计的"平衡解"为弹塑性护栏的壁厚尺寸,建立简化的列车-弹塑性护栏-桥梁有限元模型,通过仿真对比现有防护墙和弹塑性护栏对脱轨列车的防护性能。研究结果表明:弹塑性护栏可以降低列车的撞击力,同时可以吸收部分碰撞能量。     

车辆装配前铝合金焊缝节点结构疲劳试验研究

铝合金焊缝节点结构作为车体结构中的重要组成部分,车辆装配前对焊缝节点结构强度进行研究具有重要意义。为了掌握铝合金焊缝节点结构的疲劳强度性能,选取实车中出现疲劳裂纹破坏的典型节点部位制作标准件进行疲劳试验;根据试件与实际车体疲劳破坏位置的应力分布趋势一致的原则,设计了两种典型焊接形式的标准件结构模型,并且确定了疲劳试验的加载方式以及试验工装设计,给出了试验模型的疲劳破坏位置以及通过成组试验获得的典型节点形式的S-N(应力-寿命)曲线。同时利用非线性有限元方法对铝合金焊缝节点结构进行疲劳强度计算,将计算结果与试验结果进行对比分析,验证了所采用有限元计算方法的准确性和普遍适用性。     

侧墙窗户对动车组铝合金车体模态的影响

以动车组铝合金车体结构模态分析为切入点,重点研究侧墙窗户结构参数对车体模态的影响.以某型号动车组的窗户结构设置为研究对象,建立铝合金车体有限元模型,通过Lanczos法获取车体前6阶模态频率,并通过对车体质量和模态的对比分析,提出有利于提高车体模态的窗户设计建议.     

地铁铝合金车体的结构设计和强度分析

在分析某地铁铝合金车体结构特点和铝合金材料的力学性能的基础上，建立了车体结构的有限元模型，并借鉴国内外的地铁车辆技术标准和地铁车辆的实际运行状态确定了载荷工况，还分析了车体结构在各个工况下产生的应力、变形和模态。结果表明了该铝合金车体的强度满足要求。     

机车车辆用高压安全垫 有限元仿真分析及试验

文章针对高压安全垫在机车车辆上的应用及故障现象,进行了高压安全垫的扭矩试验及力-位移试验,介绍了材料的弹塑性非线性计算理论、高压安全垫的计算参数和有限元本构模型,建立了高压安全垫的计算模型和有限元模型并进行了弹塑性仿真分析,对仿真结果进行了位移和应力曲线分析,得出高压安全垫安装时同支撑零件完全接触的情况下,其位移变化最小且应力状态最合理。     

动车铝合金车体焊接接头非线性疲劳累积损伤模型

动车铝合金车体焊接接头疲劳寿命对加载顺序比较敏感,而传统的Miner法无法考虑载荷加载顺序。本文在损伤曲线法的基础上,提出非线性累积损伤模型的数学表达式及参数拟合算法,给出平均应力情况下使用此模型的扩展算式,并对铝合金焊接的对接接头、角接接头进行两级加载实验。实验结果证明:本文模型计算误差小于10%,比传统的Miner模型有更高的精确度,说明这一模型可用于铝合金焊接结构疲劳寿命计算。     

基于改进最小二乘支持向量机的电力机车牵引电机建模

介绍利用最小二乘支持向量机的回归理论对牵引电机磁化曲线进行拟合,从而建立准确的电力机车牵引电机模型的方法.针对最小二乘支持向量机参数选择耗时长的问题,提出一种基于三步搜索技术的参数选择方法.理论分析及仿真结果表明,该方法可优化选择最小二乘支持向量机的参数,并可提高最小二乘支持向量机的建模速度.将该方法用于电力机车牵引电机建模的参数选择,仿真结果表明,该方法建立的电力机车牵引电机模型精确度高,可用于对电力机车主电路性能及控制策略的研究.     

高速铁路接触网非工作支平腕臂变形原因分析及措施

时速300km及以上的高速铁路接触网采用铝合金腕臂,实际工程应用中出现了非工作支平腕臂变形现象,有必要分析其原因并采取措施。以某高速铁路为例,结合接触网主要技术参数,从铝合金热处理、应力释放、工差配合、施工工序等理论方面分析可能导致腕臂变形的原因;将变形腕臂模型化为简支梁结构,校验腕臂的强度;建立转换柱的几何模型,采用ANSYS有限元分析方法,计算关键节点的变形量。采用上述两种方法校验的结果表明:设计采用的结构能满足腕臂挠度不大于1%的要求。为了加强铝合金腕臂的整体强度,避免由于材料加工制造、施工安装等方面原因造成腕臂挠度超标现象,结合现场试验,采取增设腕臂支撑措施。     

关于轨道交通声屏障结构优化的仿真分析

采用有限元—无限元耦合法,依据有关文献的声屏障模型进行有限元建模,验证基于有限元—无限元耦合法的Actran软件计算声屏障插入损失。在通过试验验证无声屏障时路基线路模型可靠性的基础上,进而对表面带有凸起的声屏障结构进行数值仿真计算分析;研究表面带有圆形凸起和表面带有三角形凸起的声屏障结构的扩散体宽度、间距及突出高度分别对其降噪效果的影响,并优化其各自结构参数,为设计效果达标、结构合理和外形美观的声屏障提供理论依据。     

焊接转向架构架仿真分析及试验研究

介绍了新型转向架结构组成和构架材料选择,并依据EN 13749-2011标准相关内容,对新研制转向架构架进行有限元分析和强度试验;利用Hypermesh软件对构架三维模型进行离散化处理,对其进行有限元分析;采用一种新构架试验方法,在疲劳试验台进行静强度试验和疲劳试验;通过在试验过程中施加标定工况和正常运营工况载荷,监控构架和试验工装的状态。仿真分析和试验结果表明,新型转向架构架主体结构能够满足相关标准要求。     

高速列车铝合金车体中铆钉和螺栓联接结构的强度分析

铆钉和螺栓联接结构是铝合金车体中不同金属之间及铝合金之间联接的重要方式。通过铝合金车体强度计算实例,介绍了使用耦合和约束方程建立铆钉和螺栓联接结构有限元模型的方法,提出了铆钉和螺栓联接结构强度的验收标准,以及对铆钉和螺栓联接结构计算结果进行分析的方法。