下载文档原格式
第51卷 第03期 机械 Vol.51 No.03 2024年3月 MACHINERY March 2024动车组车顶多响应灵敏度优化分析李娅娜，刘靖楠（大连交通大学机车车辆工程学院，辽宁大连 116028）摘要：为了提升动车组车顶结构刚度，减小质量，并研究车顶结构优化对整车弯曲刚度的影响程度，对其进行多目标尺寸优化。
基于整车垂向静载荷工况分析结果和位移插值技术建立动车组车顶子模型，采用折衷规划法将多个子目标拟合为一个多目标函数，同时提出一种多响应灵敏度分析，从而选取符合要求的构件进行优化。
经优化车顶子模型质量减小5.5%，垂向最大变形减小8.6%，同时一阶垂弯频率提升2.5%。
采用优化后的板梁数据重新计算整车的垂向静载荷工况，结果表明整车弯曲刚度提升3.2%，说明可通过提升车顶刚度性能进而提升整车刚度，为动车组车顶优化设计提供技术参考。
关键词：动车组车顶；多响应灵敏度分析；子模型；多目标优化中图分类号：U266 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1006-0316.2024.03.007 文章编号：1006-0316 (2024) 03-0045-07Optimization Analysis of Multi-Response Sensitivity of EMU RoofLI Yana，LIU Jingnan( School of Locomotive and Rolling Stock Engineering, Dalian Jiaotong University,Dalian 116028, China )Abstract：In order to improve the structural stiffness of EMU roof, and reduce the mass, and to study the influence of roof structure optimization on the vehicle bending stiffness, multi-objective dimensional optimization is carried out. In this paper, a submodel of the EMU roof is established based on the analysis results of vertical static load conditions and displacement interpolation technology. The compromise programming method is used to fit multiple subtargets into a multi-objective function, and a multi-response sensitivity analysis is proposed, so as to select the required components for optimization. The mass of the optimized roof submodel is reduced by 5.5%, the maximum vertical deformation is reduced by 8.6%, and the first-order vertical bending frequency is increased by 2.5%. Using the optimized slab-beam data, the vertical static load condition of the vehicle is recalculated. The results show that the bending stiffness of the vehicle is increased by 3.2%, which indicates that the stiffness of the vehicle can be improved by improving the stiffness performance of the roof, and provides technical reference for the roof optimization design of EMU.Key words：EMU roof；multi-response sensitivity analysis；submodel；multi-objective optimization———————————————收稿日期：2023-10-10基金项目：辽宁省教育厅项目（LJKZ0497）作者简介：李娅娜（1977－），女，辽宁大连人，博士，教授，主要研究方向为车辆CAD/CAE及其关键技术、焊接残余应力与变形，E-mail：·46·机械 第51卷 第03期 2024年动车组车顶是高速列车车体总成的关键部件之一，其骨架一般由弯梁和纵梁拼焊而成，车顶虽然不会受到车钩的压力与拉力，但承担着水箱、空调等设备的重力和空气阻力，车顶结构良好的刚度性能和质量对动车组列车的安全运营有重要意义。
基于灵敏度分析的载货汽车车架结构优化近年来，随着我国工业的不断发展，汽车行业发展也日益繁荣。
随着载货汽车在物流业中的不断应用，车辆的结构设计变得越来越重要。
其中，车架结构是整个车辆体系中最为基础的组成部分，对于整个车辆的稳定性和安全性产生了至关重要的影响。
因此，优化车架结构是保证车辆稳定行驶、提高经济效益的一个重要环节。
本文将着重探讨利用灵敏度分析进行载货汽车车架结构优化的相关内容。
首先，灵敏度分析是目前较为流行的一种结构优化方法，它能够有效地帮助设计师在最短的时间内找到最优的解决方案。
灵敏度分析可以实现结构设计的多目标优化，因此非常有利于设计师寻找合适的结构方案。
同时，通过对优化目标的量化和标定，可以有效地反映结构设计中每个组成部分对目标的敏感程度，为后续的结构调整提供依据。
其次，在进行载货汽车车架结构优化时，应当注意以下几个关键点：一、确定结构目标：在结构优化中，设计师首先需要确定相应的结构目标。
通常情况下，优化的结构目标包括质量、刚度、强度、稳定性等方面。
根据具体的需求，设计师可以针对性地设定不同的目标，以在实现最优结构的同时，达到其他目的。
二、建立有限元模型：在进行灵敏度分析时，设计师需要建立相应的有限元模型。
有限元模型是对载货汽车车架结构进行分析和优化的基础。
在对模型进行建立和处理时，需要考虑其准确性和合理性。
三、选择优化方法：在进行优化时，设计师需要根据具体情况选择适合的优化方法。
目前，流行的优化方法有灵敏度分析法、拓扑优化法、参数优化法等。
每一种方法都有其优缺点，设计师应当根据具体情况进行选择。
四、进行灵敏度分析：在建立好有限元模型后，设计师需要进行灵敏度分析。
灵敏度分析是一个迭代的过程，可以反复进行，以得到最优结构。
通过分析每条龙骨和连接件在结构中的贡献，设计师可以快速找出哪些部分对结果敏感，并进一步优化设计方案。
最后，对于载货汽车车架结构的优化需要充分考虑不同因素之间的相互作用。
基于MSC.NASTAN的高速列车结构轻量化设计的灵敏度分析刘凯杰，俞程亮，赵洪伦(同济大学铁道与城市轨道交通研究院)摘要：运用MSC.NASTRAN软件对高速列车防爬器及车体结构进行轻量化设计的灵敏度分析，反映了灵敏度分析在高速列车结构优化设计中的重要作用。
关键词：灵敏度分析，轻量化设计，高速列车Sensitivity Analysis for Lightweight design of High-speedTrain Structure Based on Msc.NastranLiu Kaijie，Yu Chengliang, Zhao Gonglun(Institute of Locomotive and Carl Engineering, Tongji University，Shanghai 200331) Abstract: Based on MSC.Nastran software, taking anti-climber and carbody structure as examples, the sensitivity analysis was performed for light weight design of high-speed train structure. the results indicated that sensitivity analysis play an important role in optiimal design for high-speed train structure.Key words:sensitivity analysis; light weight design；high-speed train0 引言车体结构轻量化是高速列车设计的一个重要课题。
高速列车优化设计模型规模大，单次优化计算时间长，同时由于参数和约束需要根据计算历程或者计算结果进行重新设置，优化次数多，因此一个完整的高速列车车体结构优化设计过程历时长，效率低。
多体动力学仿真车辆传动齿轮疲劳寿命灵敏度分析刘喆;陶凤和;贾长治【摘要】Transmission gear is an important part in mechanical transmission,and it is designed with the static strength theory within limitation of test and experimental method. Thus the actual dynamic characteristics of transmission gear cannot be embodied,and it results in wide gap between actual life and designed life. The virtual running test platform is built based on ADAMS.ATV,and the dynamic load suffered by transmission gear in different working condition is obtained. And then the fatigue life of transmission gear is predicted with MSC.Fatigue,change the structural parameters of different transmission gear to predict their fatigue life,get the fatigue life of the gear with different structural parameters,study in sensitivity analysis of the fatigue life of gear.%齿轮是机械传动中重要的传力构件，由于测试手段和试验方法的限制，齿轮设计的时候多采用静强度设计理论，无法准确地反应实际情况下的动态特性，导致齿轮的实际寿命和设计寿命有较大的差距。
装甲车辆扭力轴疲劳寿命建模分析摘要：本文以装甲车辆悬挂系统关键零件扭力轴为对象开展疲劳寿命建模研究。
针对扭力轴表面裂纹萌生与扩展两个阶段分别进行寿命建模，重点基于Paris 公式建立疲劳裂纹扩展寿命数学模型，并完成不同扭转应力下的数值计算与仿真。
建立的两阶段数学模型能够为扭力轴的寿命分析提供理论支撑。
关键词：扭力轴；疲劳寿命；裂纹萌生；裂纹扩展 1、引言扭力轴是装甲车辆悬挂系统的关键零件，由于其本身的体积较小，蓄能大，工况恶劣，因此经常发生断裂，是造成装甲车辆故障的重要原因之一[1][2]。
扭力轴在工作时承受大应力随机扭转载荷，疲劳断裂是其常见的失效形式。
扭力轴在承受足够多次的扰动载荷作用之后，从高应力或高应变的局部开始形成裂纹，称为裂纹萌生。
此后在扰动载荷作用下，裂纹进一步扩展，直至到达临界尺寸而发生完全断裂。
因此，扭力轴发生疲劳破坏，要经历裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失稳断裂三个阶段。
由于裂纹失稳扩展是快速扩展，对寿命的影响很小，在计算寿命时通常不予考虑。
因此总寿命应为裂纹萌生寿命与裂纹扩展寿命两部分之和[3]。
2、扭力轴疲劳裂纹萌生寿命的数学模型我国装甲车辆扭力轴常用45CrNiMoV A 材料，疲劳性能数据由小试样拉压试验确定。
由于试样本身尺寸较小，当存在初始裂纹后将很快发生断裂，因此扭力轴疲劳裂纹萌生寿命可由指定存活率下的疲劳寿命确定。
疲劳寿命与拉应力关系如式（1）所示[4]。
σlog log ⋅+=p p i b a N （1） 扭力轴工作时受剪应力作用，而剪应力与拉应力转换关系可由式（2）确定，即：στk = （2）因此，疲劳裂纹萌生寿命的数学模型为：()k b a N p p i /log log τ⋅+= （3）3、扭力轴疲劳裂纹扩展寿命的数学模型（1）基于Paris 公式的裂纹扩展寿命建模根据Paris 理论，扭力轴的疲劳裂纹扩展速率dn da /与应力强度因子幅度K ∆之间存在着如下指数关系：m K C dN da )(/∆= （4） 式中，裂纹扩展速率影响参数C 、m 是描述材料疲劳裂纹扩展性能的基本参数。
多轴向力传感器灵敏度校准不确定度的评定刘茹张富忠涂远扬贾继勇（国家汽车质量监督检验中心（襄阳），襄阳441004）摘 要：本文按照CNAS-CL07：2011《测量不确定度的要求》的规定，分析了多轴向力传感器灵敏度校准过程中，影响传感器输出灵敏度的各种因素，对多轴向力传感器输出灵敏度测量不确定度进行评定，得到了实际校准中的不确定度数值，并用En值法对测量结果进行评价。
关键词：多轴向力传感器；不确定度评定；En值法中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2018）01-0077-05Uncertainty Analysis of Multi Axial Force SensorSensitivity CalibrationLIU Ru, ZHANG Fu-zhong, TU Yuan-yang, JIA Ji-yong( National Automobile Quality Supervision and Test Center [Xiangyang],Xiangyang441004, China )Abstract: In this paper, according to the CNAS - CL07:2011 "the regulation of demand uncertainty in measurement", analyzed the various factors influencing the sensor output sensitivity in the multi axial force sensor sensitivity calibration process. Analyzed the output sensitivity measurement uncertainty of the multi axial force sensor and got the uncertainty values in actual calibration, and used En value method to evaluate the result of the measurement.Key Words: multi axial force sensor; uncertainty evaluation; En value method，，，doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2018.01.013 收稿日期：2017-02-14用于测量汽车碰撞试验时假人相应部位的受力。
基于灵敏度分析的某商用车悬架系统参数优化1. 内容简述随着商用车行业的不断发展，提升车辆的行驶性能和乘坐舒适性成为了重要的研究方向。
悬架系统作为车辆的重要组成部分之一，其性能直接影响车辆的操控稳定性和行驶平顺性。
对商用车悬架系统参数进行优化显得尤为重要，本研究旨在通过灵敏度分析的方法，对某商用车悬架系统进行参数优化。
通过灵敏度分析，可以识别出对悬架性能影响显著的关键参数，进而针对性地调整和优化这些参数，以期提升车辆的操控性和乘坐舒适性。
本研究将结合实验数据和理论分析，构建合理的数学模型，并利用优化算法进行参数优化。
通过对比优化前后的性能表现，验证优化效果的显著性和实用性。
本研究对于提高商用车的性能水平、推动商用车技术进步具有重要意义。
1.1 研究背景随着物流运输行业的飞速发展，商用车在道路运输中扮演着越来越重要的角色。
商用车的舒适性、安全性和高效性直接关系到人们的生命财产安全以及物流运输的成本效益。
悬架系统作为商用车的重要组成部分，其性能优劣对整车的行驶稳定性、平顺性以及乘坐舒适性有着至关重要的影响。
在实际应用中，由于路面条件复杂多变、车辆负载不均等因素的影响，商用车悬架系统往往承受着复杂的载荷冲击和振动。
这不仅会导致悬架系统零部件的过早磨损，还会影响车辆的行驶性能和乘坐舒适性。
对悬架系统进行参数优化，以提高其在不同工况下的性能表现，成为了商用车领域亟待解决的问题。
为了实现这一目标，基于灵敏度分析的方法被引入到悬架系统参数优化研究中。
灵敏度分析能够识别出对悬架系统性能指标影响显著的关键参数，为参数优化提供指导。
通过灵敏度分析，可以更加精确地确定需要调整的参数范围和优化方向，从而减少试验次数，降低优化成本，提高研发效率。
基于灵敏度分析的商用车悬架系统参数优化研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
通过该方法的应用，可以提高商用车悬架系统的性能水平，提升整车行驶的安全性、舒适性和经济性，为物流运输行业的可持续发展提供有力支持。
