动力总成悬置系统优化与仿真分析

能量解耦率直接影响到动力总成悬置系统的隔振性能。先以悬置位置参数和刚度参数为设计变量对系统的能量解耦率进行了优化设计,然后分析了悬置元件安装位置约束范围对系统优化解耦率的影响。结果表明:优化设计提高了系统能量解耦率,可以通过加大悬置位置约束范围来获得更高的解耦率,而系统的紧凑性损失不大。     

基于非线性Drive-shaft模型的车辆传动系统冲击响应

建立了包含线性与非线性项的车辆传动系统非线性Drive-shaft模型, 应用具有耗散项的拉格朗日方程将非线性Drive-shaft模型转换为当量化的两质量模型, 通过将两端扭转角等效到同一端获得了传动系统的冲击响应方程, 应用Routh-Hurwitz准则分析了冲击响应方程的稳定性, 获得了稳定性参数区间。仿真结果表明: 将非线性阻尼分别设置为0和线性阻尼的1/10、-1/10时, 冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.153 9、0.101 4、0.371 6, 当非线性阻尼为线性阻尼的1/10时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这说明正的非线性阻尼有利于冲击响应的衰减; 将非线性刚度分别设置为0和线性刚度的1/10、-1/10时, 获得的冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.153 9、0.178 8、0.115 9, 当非线性刚度为线性刚度的-1/10时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这说明负的三次方非线性刚度有利于冲击响应的衰减; 在固定非线性刚度为线性刚度的-1/10的基础上, 将代表非线性阻尼的系数分别设置为0.1、0、-0.1, 获得的冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.078 4、0.114 2、0.231 6。可见, 当代表非线性阻尼的系数设置为0.1时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这表明在传动系统线性刚度及线性阻尼的基础上, 设计负的非线性刚度及正的非线性阻尼可以提升传动系统抵抗冲击的性能。      

子系统参数对双层隔振系统隔振特性的影响

为了阐明子系统参数对双层隔振系统隔振特性的影响, 建立了针对带子系统的双层隔振系统的三自由度动力学模型; 推导了一、二级主系统与子系统振幅比的解析式; 分析了3种振幅比随子系统质量比、固有频率比和阻尼比的变化规律; 给出了子系统充当双层隔振系统吸振器时最优参数的解析解和数值精确解; 以中国首批内燃动车动力包为研究对象, 探讨了散热器子系统的刚度、阻尼和质量对动力包双层隔振系统隔振性能以及柴油发电机组和散热器本身振动烈度的影响规律; 得到了最优散热器隔振器刚度的动力包双层隔振系统样机, 并进行了振动试验。试验结果表明: 散热器隔振器刚度大于拐点处刚度1.5倍会严重恶化子系统的振动情况, 其阻尼损耗系数取0.24左右能有效抑制双层隔振系统力传递率和振动烈度比的峰值, 取较大的散热器质量能有效提高双层隔振系统的隔振性能, 减小机组和散热器本身的振动烈度; 经过设计后, 停机工况下二级隔振器最大动反力减小50%, 常规工况下二级隔振器的实测最大动反力为296N, 优于同类水平, 常规工况下机组与散热器实测振动烈度最大值分别为15.45、4.97mm·s-1, 水平优秀。可见, 取较大的子系统质量和阻尼, 并将其视为双层隔振系统的吸振器进行优化设计, 可使双层隔振系统在柴油机启停机工况和常规工况下都具备较优的动力学性能。      

波形顶板-UHPC组合桥面板优化设计

为解决正交异性钢桥面板的疲劳问题,从其根本原因和提高其抗疲劳性能的基本途径出发,提出一种新型波形顶板-UHPC（超高性能混凝土）组合桥面板结构体系.确定影响新型桥面板受力特性的主要参数及其合理取值范围,使用基于BP（back propagation）神经网络的优化设计模型对结构进行优化设计,就所优化的结构尺寸进行疲劳性能测试.研究结果表明:该结构能大幅减少桥面板结构中的几何构型不连续部位数量和焊缝数量,显著提高顶板局部刚度;波形钢板高度、顶部和底部水平段宽度是结构受力性能的重要影响参数;基于BP神经网络的优化设计模型适用于该类桥面板结构的优化设计,最大误差为4.4%;新的结构体系具有良好的疲劳性能,疲劳寿命超过200 a,为正交异性钢桥面板的疲劳问题提供了较好的综合解决方案.      

超高速永磁电动悬浮系统性能优化

为提高超高速永磁电动悬浮系统的综合性能，围绕浮重比、浮阻比和悬浮刚度3个重要指标开展了多目标性能优化研究.首先，对永磁电动悬浮系统进行横向延拓，推导三维电磁力模型，并进行有限元仿真分析；然后，针对浮重比、浮阻比和悬浮刚度的多目标优化问题，提出基于“系统级+子系统级”架构的并行优化策略，实现了线性加权意义下的系统性能最优.最后，搭建了“Halbach永磁阵列+凸缘式铝制转盘”实验平台，验证上述优化策略在提高系统性能上的有效性.研究结果表明：在超高速工况下，理论解析计算得到悬浮力与仿真结果误差在8%以内，而磁阻力几乎没有误差；通过优化设计，浮重比从11.0提升至18.3，增幅为75.50%；浮阻比从3.5提升至3.8，增幅为7.50%；单位质量永磁阵列的悬浮刚度从6.1 kN/m提升至20.6 kN/m，增幅为235.94%.     

基于随机振动的液体黏滞阻尼器参数优化

为克服参数敏感性分析方法在研究液体黏滞阻尼器最优阻尼参数时计算工作量大、分析效率低的缺点,利用随机振动理论推导了桥梁上部结构振动系统的理论最优阻尼比,得到了线性液体黏滞阻尼器最优阻尼系数的解析表达式.采用能量等效原理,进一步推导了非线性液体粘滞阻尼器的最优阻尼系数的解析表达式.以某连续梁桥为例,采用动力时程法分析了参数的敏感性.分析结果表明:桥梁用线性液体粘滞阻尼器存在理论上的最优阻尼比0.5,其对应的阻尼系数可以使阻尼器的减震效率达到最大值.与线性阻尼器相比,非线性阻尼器的最优阻尼系数和最优阻尼力分别降低了55%~67%及16%~22%.      

辅助索接地的简化索网-阻尼器系统的阻尼和频率

索网-阻尼器-接地辅助索系统的振动特性研究对于拉索减振问题具有重要的工程应用价值.本文建立了由2根水平拉索和1根锚固于桥面的辅助索组成的简化索网系统,将辅助索简化为线性弹簧单元,基于弦理论,由拉索锚固端的位移边界条件和阻尼器、辅助索安装位置处位移及力的连续条件,推导得索网系统的复特征值方程,并由此求得阻尼和频率的数值解.以3、4阶振动模态为例,讨论了弹簧刚度、安装位置对最大模态阻尼比、阻尼器的最优阻尼系数和相应振动频率的影响.研究结果表明,索网系统的各阶模态存在奇数阶和偶数阶两种模态,两种振动模态具有不同的振动特性.随着辅助索与桥面连接段刚度的增加,最大模态阻尼比可能的取值上限将增加至单索-阻尼器系统的最大模态阻尼比值的2.0~2.4倍,但辅助索可选择的优化安装区间则变得更为狭窄和分散.      

基于MSC.Marc接口的遗传算法结构优化设计

提出了一种结构优化设计系统,该系统采用C语言和FORTRAN语言混合编写而成.在应用遗传算法的基础上,构建了与Marc模块的应用程序接口,直接调用Marc进行有限元分析,实现对目标体的结构优化设计.此系统被应用于车体优化设计中,取得了成功,充分说明该方法是正确、有效的.     

基于频域平稳性的高速机车悬挂参数优化匹配

为合理优化匹配悬挂参数以提升高速机车动力学性能，针对某高速机车，采用虚拟激励法计算频域横向平稳性指标，提出了考虑频域横向平稳性和稳定性多目标性能的关键悬挂参数多参数协同优化方法；分别以2种抗蛇行减振器布置方式和3种轮轨接触状态运行工况为例，验证了该方法对机车横向动力学性能的提升效果. 结果表明:低轮轨接触锥度工况机车一次蛇行稳定性较差，尤其采用抗蛇行减振器斜对称布置方式，机车后司机室横向平稳性显著变差；对于低锥度工况，需以提高机车稳定性为优化目标，而高锥度工况则更需关注其横向平稳性；为兼顾不同轮轨接触条件下机车动力学性能，以提高线路适应性，机车一系纵向刚度、抗蛇行减振器阻尼和二系横向减振器阻尼值在文中给定的优化范围内应尽量选取较小值，建议分别选取12 kN/mm、600 kN·s/m和25 kN·s/m.      

高速客车转向架悬挂参数分析

为了全面考察转向架悬挂参数对高速客车行车安全性和乘坐舒适性的影响规律,为高速客车转向架悬挂参数的合理选取提供理论依据,首先从时域内分析了一、二系悬挂参数对高速客车动力学性能的影响,然后从频域内分析了二系悬挂参数对车体振动模态的影响.仿真计算与分析结果表明:合理设置一系纵向和横向定位刚度和二系抗蛇行减振器结构阻尼参数即可基本实现转向架较高的临界速度;减小二系横向刚度而适当增大二系横向阻尼可提高高速客车的横向平稳性;为了改善高速客车的垂向平稳性,一、二系垂向减振器阻尼都不宜选取过大.     

车辆悬架最佳阻尼匹配减振器设计

为了使设计减振器对车辆具有最佳减振效果,利用悬架最佳阻尼比,对减振器最佳阻尼系数进行了研究,建立了减振器最佳速度特性数学模型,提出了减振器阀系参数设计优化方法,对设计减振器进行了特性试验和整车振动试验,并与原车载减振器性能进行了对比。计算结果表明:减振器特性试验值与最佳阻尼匹配要求值的最大偏差为9%,而且,在低频范围内,设计减振器的整车振动传递函数幅值明显低于原车载减振器的幅值,有效遏制了簧下质量在13Hz附近的共振,因此,减振器速度特性模型和阀系参数优化设计方法是正确的。     

某商用车动力总成悬置系统多目标优化

为解决某商用车动力总成悬置系统怠速抖动问题,提出了考虑悬置系统结构阻尼的动反力频响特性计算方法。基于NSGA-Ⅱ算法对解耦指标、动反力及各频率间隔之和进行了多目标优化,优化后动力总成悬置系统解耦率明显提高,系统动反力下降了4.91%。通过整车动力总成隔振试验,对比原始状态与优化状态在怠速工况下的综合隔振率,证明了该优化方法的正确性,为动力总成悬置系统设计提供了指导意义。     

一种机器人动态摄录的减震辅助结构设计

为优化机器人在运动或转动时产生抖动现象导致摄录图像的降质.本文提出了一种防抖减震的辅助结构设计,一方面增设减震器以提升系统的成像质量,另一方面辅助结构可以提升减震器的工作性能和使用寿命.结构通过拉链和支撑杆固定减震器,以减小抖动对减震器工作稳定性的影响,并通过弹簧缓冲和抵消外抖动,以有效避免因抖动应力引起的减震器损坏,从而延长减震器使用寿命.在实际使用中具有较为不错的效果.     

电动物流车蓄电池支架优化设计

创建组合工况,采用加速度加载的仿真方法,基于变密度法和“包裹面”方案对电动物流车蓄电池支架进行结构拓扑优化,并通过尺寸优化对支架进行轻量化设计,得到符合性能和轻量化要求的结构设计方案。仿真结果表明,优化后的蓄电池支架整体刚度提高了10.5%,总质量降低了29.2%.     

基于自抗扰技术的机械-电磁悬浮复合隔振控制

为了研究宽频带的隔振问题,以使系统具有较好的隔振效果,提出将电磁悬浮隔振与机械隔振相结合的复合隔振系统. 首先,对所设计的隔振系统进行动力学建模,分析线性化后的模型控制特性;其次,针对系统振动控制问题,提出基于自抗扰技术的控制器设计方案,并通过仿真实现了复合隔振系统的自抗扰控制;最后,在复合隔振平台上验证了该控制方案的可行性. 研究结果表明:在0~10 Hz频段控制系统能实现较好的低频跟随效果,在10~100 Hz频段幅值衰减逐渐增大,在100~300 Hz频段的隔振效果超过?14.9 dB. 本文所提出的控制方案为复合隔振系统控制提供了一种新思路.      

遗传算法用于控制器参数的满意优化

对于控制器参数的多指标优化问题，提出了一种新型优化设计方法。通过分别设计的各个性能指标的满意度函数，反映出各性能指标对控制系统的具体要求；并用综合满意度函数的设计，反映出对控制目标的综合要求。由此给出了一种优化模型。应用遗传算法自动搜索，实现控制器参烽的优化。仿真实验效果良好，表明了本文方法的灵活实用性。     

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铁路智能运输系统(RITS)设计与优化的目的就是对系统功能的合理配置、业务流程的优化布局以及系统资源的优化匹配，从而达到系统的整体协调和全局优化。为铁路业务信息系统的整合提供理论和方法的指导． 目前关于RITs系统设计与优化还没有比较成熟、实用、系统的理论和方法．本文结合铁路跨越式发展的实际需要，采用定性与定量的综合集成方法，对铁路智能运输系统的设计与优化理论进行了研究．通过实例证明提供系统化的设计和优化理论和方法不仅能使铁路智能运输系统在总体性能上达到最优，同时也降低了系统开发的难度和运行成本，提高了系统效率．     

船体型线多学科设计优化系统重构研究

文中分别阐述了目前应用较为普遍的MDF及IDF系统重构方法的基本原理,以46000t油船主尺度及型线的优化设计为例,采用两类不同的系统重构方法进行了优化．结果表明,IDF方法是船型多学科设计优化系统重构的理想方法．     

Dynamic investigation on floating raft with elastic limiters

In this paper, we consider a floating raft isolation system with elastic limiters. The limiters might be “contact” or “no contact”, thus forming a unilateral system generating possible contacts. In order to avoid the large displacement of the floating raft under shock, limiters might be adopted but good limiters design requires the values of the gaps. Based on the contact dynamics, the multi-degree-freedom dynamic model of floating raft isolation system with elastic limiters is established. The artificial neural network has been developed to dingtinguish the contact state of elastic limiters at each step. The example analysis shows that the algorithm of neural network for contact can shorten the time of caclaution. From the example analysis, we get some interesting results that may be useful to the ship engineering.     

水下涡轮发动机动力推进系统数学模型

为了维持水下开式循环涡轮发动机系统的高性能和经济性,针对系统对于工况变化极为敏感的工作特点,计算了喷管在各种工况下的出口速度,分析了变转速、变压力条件下的涡轮输出转矩,建立了适用于系统优化和新型控制器设计的系统数学模型。以设计压力比为关键参数,取该模型的稳态特性,可得到由系统转速、航速、燃烧室压力、航深、推进剂耗量以及设计压力比构成的封闭代数方程,以多速制组合航程最大为寻优目标,可完成系统所有设计参数的优化。实践证明采用该模型可使系统经济性提高8%以上。