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高速动车组牵引装置可靠性灵敏度分析及稳健设计
| 论文题名： | 高速动车组牵引装置可靠性灵敏度分析及稳健设计 |
| 关键词： | 高速动车;牵引装置;疲劳寿命;可靠性;灵敏度;稳健设计 |
| 摘要： | 牵引装置是传递车体与转向架之间牵引力和制动力的重要零部件，由于牵引装置在加工制造、安装使用等过程中，牵引装置的结构尺寸、载荷和材料等参数都存在随机变化的特点，因而牵引装置的寿命也存在分散性，因此研究牵引装置的可靠性有重要的工程意义。 本文对CRH2动车组牵引装置的强度及可靠性问题进行了研究。首先建立了分析模型并进行了有限元分析，获得了应力与疲劳寿命的响应值;使用试验设计方法解决了可靠性分析中的隐式极限状态方程问题;使用一次二阶矩法讨论了服从正态分布参数的牵引装置的可靠性及可靠性灵敏度;通过引入基于摄动法的Edgeworth级数，对服从任意分布参数的牵引装置进行了可靠性分析。在此基础上，对牵引支座进行了可靠性优化设计与可靠性稳健设计。全文主要内容如下: (1)建立了牵引装置的三维实体模型，应用HYPERMESH软件建立了牵引装置的有限元模型，使用壳单元和实体单元建立了牵引支座的混合单元有限元模型。 (2)根据UIC615-1标准，通过有限元法分析了牵引装置的结构强度，进而使用基于名义应力法和基于Goodman曲线的方法对牵引装置进行了疲劳评价。 (3)由于牵引装置有足够的优化空间，考虑牵引装置的结构特点，对牵引支座进行了尺寸优化，对牵引拉杆进行了拓扑优化，通过优化分析设计，减轻了牵引装置结构的质量。 (4)通过试验设计获得了响应与随机变量的样本值，使用Kriging模型对样本进行拟合，获得了响应关于随机变量的函数，根据应力—强度干涉模型，建立了牵引支座和牵引拉杆的极限状态方程，使用一次二阶矩法及四阶矩法对牵引装置的可靠性灵敏度进行了分析。 (5)结合可靠性优化设计理论、可靠稳健设计方法，取牵引支座的体积最小为目标函数，对牵引支座进行了可靠性优化设计;在此基础上，将可靠性灵敏度纳入可靠性优化模型中，对牵引支座进行可靠性稳健设计，降低了可靠性灵敏度，减小了牵引支座的体积。 |
| 作者： | 秦代成 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 张义民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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