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基于代理模型的车轮断面外形多目标优化
| 论文题名： | 基于代理模型的车轮断面外形多目标优化 |
| 关键词： | 车轮噪声;振级落差;代理模型;多目标优化;Pareto最优解集;城市轨道交通;断面外形 |
| 摘要： | 城市轨道交通在给人们的生活带来便利的同时，也给城市环境带来了不可忽视的振动噪声环境污染问题。而振动噪声又以车轮噪声为主，因此，对车轮进行减振降噪是降低城轨车辆噪声污染的一种有效措施。本文以某地铁S形辐板车轮为研究对象，引入NURBS曲线建立车轮断面形状参数化几何模型，将振级落差作为车轮减振降噪的评价指标，在代理模型基础上对车轮断面外形进行多目标优化，得到相应的优化方案，并进行噪声与强度验证。本文的主要研究内容有: (1)根据铁道部标准TB453-85，利用NURBS样条曲线原理，建立车轮断面参数化几何模型，通过改变控制顶点坐标以及权因子值改变车轮断面几何形状，利用MATLAB编写程序，生成车轮的断面形状。 (2)以车轮辐板与轮辋、轮毂连接处过渡圆角的权因子值作为设计变量，车轮模态、质量、振级落差作为响应值，应用最优拉丁超立方试验设计方法建立车轮模态、质量、振级落差的代理模型，并对代理模型进行误差分析。 (3)建立以车轮辐板与轮辋、轮毂连接处过渡圆角的权因子值作为设计变量，车轮前8阶固有频率作为约束，车轮质量、振级落差作为目标函数的多目标优化的数学模型。 (4)在代理模型基础上，采用基于偏好的先决策后搜索的传统优化方法线性加权法进行优化，得到优化方案，并进行声辐射与强度验证。 (5)在代理模型基础上，采用非偏好的先搜索后决策的多目标遗传算法NSGA-Ⅱ进行优化，获得Pareto最优解集，并根据偏好选择合适的方案进行声辐射与强度验证。结果表明，优化方案起到了明显的减振降噪效果，降噪幅度最大为12dB，且车轮强度满足要求。 |
| 作者： | 刘长林 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 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： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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