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铁道客车动力学性能灵敏度分析及稳健设计
| 论文题名： | 铁道客车动力学性能灵敏度分析及稳健设计 |
| 关键词： | 铁道客车;动力学性能;悬挂参数;运行工况;灵敏度分析;稳健设计 |
| 摘要： | 铁路运输具有运能大、能耗低、污染小、安全舒适等优势，是各国重点发展的运输方式之一。铁道车辆的动力学性能对其运行品质具有重要影响。铁道车辆的运行工况和悬挂参数是影响动力学性能的主要因素。本文以可变的车辆运行工况与悬挂参数为基本分析对象，主要开展铁道客车动力学性能灵敏度分析与稳健设计两方面的研究，具体内容如下: 在运行平稳性灵敏度分析方面，使用直接求导法，推导了车辆运行平稳性Sperling指标对质量参数、运行速度、悬挂参数等的灵敏度通用计算公式。基于MATLAB编写了程序，分析了各参数对铁道客车运行平稳性的影响规律，获得了对平稳性影响显著的参数。为提高灵敏度分析效率，设计了4因素4水平正交试验表，构建了垂向平稳性Sperling指标与悬挂参数之间的多项式响应面模型，求得了灵敏度，并对所求灵敏度的精度进行了分析。 在运动稳定性灵敏度分析方面，采用17自由度车辆横向振动模型，结合特征根分析和二分查找法，实现了蛇形运动临界速度的精确求解。使用有限差分方法，建立了临界速度对质量参数和悬挂参数的灵敏度计算模型。依据该模型，分析了各参数对临界速度的影响规律，获得了对临界速度影响显著的参数。从全局灵敏度分析的角度，设计了8因素2水平正交试验表，计算了临界速度对各悬挂参数的极差灵敏度。在此基础上，通过比较极差灵敏度和有限差分灵敏度，分析了二者的特点和适用范围。 在动力学性能稳健设计方面，基于灵敏度分析和遗传算法，建立了铁道客车运行平稳性的稳健设计方案。以悬挂参数为可控参数，进行了铁道客车垂向平稳性对车体质量、运行速度、车体纵向位置的稳健设计，分析了稳健设计后悬挂参数的变化趋势。比较了未经过稳健设计与经过稳健设计后的车辆垂向平稳性能随车体质量、运行速度、车体纵向位置的变化情况，证明稳健设计改善了车辆垂向平稳性的稳健性。 |
| 作者： | 张兆丰 |
| 专业： | 交通运输工程(载运工具运用工程) |
| 导师： | 杨岳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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