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基于弹性车体的轨道车辆平稳性优化研究
| 论文题名： | 基于弹性车体的轨道车辆平稳性优化研究 |
| 关键词： | 轨道车辆;平稳性能;动力学;弹性车体 |
| 摘要： | 轨道车辆高速化、舒适化的发展需求为车辆的结构和性能提出了更高的设计要求，车辆运行平稳性与旅客乘坐舒适度成为人们选择出行方式的重要影响因素，因此，优化车辆运行平稳性的研究具有重要意义。轨道车辆运行平稳性与车辆系统的振动特别是车体的振动关系密切，传统的研究方法中将车体视为刚体，但随着轻型化结构的应用以及车辆运行速度的提高，车体弹性变形对车辆运行平稳性的影响不容忽视。而车辆悬挂系统作为传递车体与转向架之间各种载荷的重要环节，其结构形式与设计参数的合理选择直接影响车辆的动力学性能特别是车辆运行的平稳性。但悬挂参数与车辆动力学性能之间存在着复杂的非线性问题影响了求解的难度，同时考虑车体的弹性使得车辆动力学性能的计算规模成倍增加。而代理模型技术可利用有限组样本快速构造设计变量与优化目标之间关系的近似模型，在满足一定精度要求的条件下，代替复杂的动力学计算过程，提高设计效率。因此本文研究利用代理模型技术求解考虑车体弹性的轨道车辆平稳性优化问题，通过优选合理的悬挂参数组合来获得最优的车辆运行平稳性。 本文首先以轨道车辆平稳性评价指标为目标函数，以车辆运行稳定性与安全性相关规定为边界条件，车辆悬挂系统相关参数为设计变量，建立了轨道车辆运行平稳性优化问题的数学表达式;以中国某型动车组一节中间拖车为研究对象，分别建立了各原始参数相同的车体弹性、转向架刚性的车辆刚柔耦合动力学仿真模型与整车多刚体动力学仿真模型;采用代理模型技术，建立车辆悬挂参数与车辆各动力学性能评价指标关系的近似模型来代替车辆动力学仿真模型;在Isight软件中基于所建立的代理模型进行寻优计算，通过对目标函数取不同权重系数的方法得到了优化问题的多种解决方案，并将各方案优化结果回代仿真模型进行仿真分析，结果表明优化后的车辆运行平稳性有明显提升，曲线通过性能略有下降但仍在允许范围，结合不同应用工况给出了相关建议方案。 本文在车辆动力学仿真建模中，考虑车体弹性变形因素对整车振动情况的影响，对比多刚体仿真模型论证了考虑该因素的重要性;采用代理模型的技术，避免了动力学仿真的多次重复操作，满足工程上对计算精度的要求，提高了计算效率;采用Pareto遗传算法有效处理了多个优化目标同时最优化问题。 |
| 作者： | 薛廉政 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 柳拥军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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