基于自适应响应面法的地铁车辆空压机框架结构优化设计

TH138.21%U270.2; [目的]建立地铁车辆空压机框架的有限元模型,通过模态试验和振动测试进行校核,发现干燥器框架垂向弯曲模态频率与电机倍频相重合,且隔振率较低.在满足模态频率和隔振率要求的前提下,综合有限元法与最优化技术,对空压机框架进行结构优化设计.[方法]以空压机框架厚度为优化变量,首先进行DOE(试验设计),获取不同的空压机框架样本,通过移动最小二乘法建立空压机框架近似模型.基于此近似模型,以框架垂向一阶弯曲模态频率、干燥器框架垂向弯曲模态频率和隔振率为优化目标,通过自适应响应面法进行优化设计,得到框架参数的最优方案.[结果及结论]与优化前相比较,优化后的框架垂向一阶弯曲和干...

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Published in城市轨道交通研究 Vol. 27; no. 8; pp. 27 - 33
Main Authors 周锦柯, 宫岛, 刘广宇
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 同济大学铁道与城市轨道交通研究院,201804,上海 2024
Subjects
地铁车辆
adaptive response surface method
frame structure optimization
air compressor
DOE
试验设计
自适应响应面法
框架结构优化
空压机
metro vehicle
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ISSN1007-869X
DOI10.16037/j.1007-869x.2024.08.005

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Summary:TH138.21%U270.2; [目的]建立地铁车辆空压机框架的有限元模型,通过模态试验和振动测试进行校核,发现干燥器框架垂向弯曲模态频率与电机倍频相重合,且隔振率较低.在满足模态频率和隔振率要求的前提下,综合有限元法与最优化技术,对空压机框架进行结构优化设计.[方法]以空压机框架厚度为优化变量,首先进行DOE(试验设计),获取不同的空压机框架样本,通过移动最小二乘法建立空压机框架近似模型.基于此近似模型,以框架垂向一阶弯曲模态频率、干燥器框架垂向弯曲模态频率和隔振率为优化目标,通过自适应响应面法进行优化设计,得到框架参数的最优方案.[结果及结论]与优化前相比较,优化后的框架垂向一阶弯曲和干燥器框架垂向弯曲模态频率与轨道激励频率(一般为15.0 Hz)、电机旋转基频(24.5 Hz)及倍频相差3.0 Hz以上,达到最佳可避免共振条件,且隔振率能够提高20％～25％,而总质量仅增加6％.
ISSN:1007-869X
DOI:10.16037/j.1007-869x.2024.08.005