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地铁列车刨削式防爬吸能结构冲击力平稳行为参数优化
被引量：
4
1
作者
许平
魏鲁宁
+4 位作者
邢杰
关月溪
杨雨晖
郭维年
杨丽婷
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期1232-1243,共12页
为提升地铁列车在碰撞过程的平稳性和耐撞性,提出一种刨削式吸能防爬器。该吸能结构因其抗偏载能力强,结构紧凑等优点被广泛应用于地铁列车的端部吸能结构中。以某型地铁列车的刨削式防爬器为研究对象,使用有限元仿真的方式建立该吸能...
为提升地铁列车在碰撞过程的平稳性和耐撞性,提出一种刨削式吸能防爬器。该吸能结构因其抗偏载能力强,结构紧凑等优点被广泛应用于地铁列车的端部吸能结构中。以某型地铁列车的刨削式防爬器为研究对象,使用有限元仿真的方式建立该吸能结构的对称简化模型,并结合台车冲击的试验数据验证有限元模型的准确性;通过数值仿真的方式,将刨刀前角(α)、刨刀后角(β)、刨刀宽度(w)和刨削深度(d)作为输入变量,以总吸能量(E_(A))和吸能阶段的平均刨削力(M_(PF))为耐撞性指标,以样本方差(S^(2))作为考核参照,通过全因子法对输入变量进行参数化分析;在此基础上,利用径向基函数构建代理模型,并采用多目标遗传算法(MOGA)对该吸能结构的主要设计参数进行优化设计,以确定结构参数的最佳的配置方案。研究结果表明:在该型刨削式防爬吸能结构的主要设计尺寸参数中,β对E_(A)、M_(PF)以及S^(2)的影响均不明显;α对MPF、E_(A)呈负相关,同时与S^(2)呈正相关;w和d对E_(A)与M_(PF)呈正相关、与S^(2)呈负相关;通过优化设计得到的吸能结构的最优的参数设计方案中:d为3.94 mm;α为7.78°,w为34 mm;最优设计方案的E_(A)提高了5.91%,M_(PF)提高了5.89%,S^(2)降低了45.4%,耐撞性与平稳性得到了提高。研究结果可为地铁列车刨削式防爬吸能结构的设计提供工程参考。
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关键词
地铁列车
刨削式防爬器
耐撞性
台车试验
平稳性
多目标优化
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职称材料
诱导分布对高速列车多胞结构耐撞性的影响
被引量：
6
2
作者
梁习锋
陈劼昊
+2 位作者
李治祥
马闻
许平
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期1626-1634,共9页
通过在高速列车端部吸能结构的不同区域加入诱导孔,研究不同位置的开孔方案对多胞结构的吸能特性影响。通过有限元软件LS-DYNA建立开孔结构的有限元模型,并在冲击试验数据中验证该模型的有效性,然后,分别在结构内侧、中部和外侧3个位置...
通过在高速列车端部吸能结构的不同区域加入诱导孔,研究不同位置的开孔方案对多胞结构的吸能特性影响。通过有限元软件LS-DYNA建立开孔结构的有限元模型,并在冲击试验数据中验证该模型的有效性,然后,分别在结构内侧、中部和外侧3个位置布置诱导孔,诱导孔类型有4孔和8孔2种,共形成6种不同诱导结构,研究结构耐撞性随位置变化的规律,并通过复杂比例评价决策方法,选择其中耐撞性最佳的开孔结构。研究结果表明:在多胞结构中加入诱导结构能够有效提高结构的褶皱数量,而在内侧加入诱导孔对于提高褶皱数量的效果好于在结构外侧加入诱导孔产生的效果,在内侧开孔能够提高结构整体的褶皱数量,而在外侧开孔能够提高部分相邻胞壁的褶皱数量,但可能会对原本规则变形的胞壁造成一定影响;在外侧加入诱导孔会使结构的峰值力更低,力波动更平稳,但会使结构出现整体屈曲变形;在内侧加入诱导孔能提升更多的吸能量和比吸能;最优开孔结构的初始峰值力降低14.20%,压溃力效率提高20.63%。
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关键词
高速列车
诱导分布
耐撞性
多胞结构
冲击载荷
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职称材料
高速列车吸能结构开孔设计及结构优化
被引量：
2
3
作者
陈劼昊
梁习锋
+1 位作者
许平
车全伟
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1502-1510,共9页
通过在高速列车端部的多胞吸能结构中加入纵向开孔方案,来提高结构的耐撞性能。研究通过有限元软件LSDYNA建立开孔结构的有限元模型,并通过动态冲击试验验证该模型的准确性。在此基础上,提出使用径向基函数代理模型(Radial Basis Functi...
通过在高速列车端部的多胞吸能结构中加入纵向开孔方案,来提高结构的耐撞性能。研究通过有限元软件LSDYNA建立开孔结构的有限元模型,并通过动态冲击试验验证该模型的准确性。在此基础上,提出使用径向基函数代理模型(Radial Basis Function,RBF)和深度信念网络(Deep Belief Network,DBN)结合构建吸能结构的混合代理模型。采用多目标遗传算法对开孔的位置、大小以及结构的厚度进行参数优化设计,以峰值力(Peak Crash Force,PCF)和比吸能(Specific Energy Absorption,SEA)为优化目标,寻找最佳的开孔参数。研究结果表明:在多胞结构中进行纵向开孔设计能够有效提高结构耐撞性能,尤其在结构的峰值力和比吸能上有着较好的效果。此外,对比RBF代理模型和混合代理模型的耐撞性指标的拟合精度,RBF代理模型在经过DBN优化后,吸能量(Energy Absorption,EA)代理模型的最大相对误差和平均相对误差分别从12%和8%降低到4%和2%。比吸能代理模型的最大相对误差和平均相对误差分别从9%和5%降低到5%和2%,说明混合代理模型能够进一步提高RBF代理模型的精度。和初始开孔设计相比较,优化后的开孔方案在保持原有吸能量的基础上,使结构的比吸能从提高2%到提高6%,峰值力从降低3%到降低7%,优化后的开孔参数更为合理。
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关键词
开孔结构
耐撞性优化
混合代理模型
多胞结构
冲击试验
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职称材料
题名
地铁列车刨削式防爬吸能结构冲击力平稳行为参数优化
被引量：
4
1
作者
许平
魏鲁宁
邢杰
关月溪
杨雨晖
郭维年
杨丽婷
机构
中南大学
中南大学
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期1232-1243,共12页
基金
国家重点研发计划(2021YFB3703801)
湖南省自然科学基金资助项目(2021JJ30853)。
文摘
为提升地铁列车在碰撞过程的平稳性和耐撞性,提出一种刨削式吸能防爬器。该吸能结构因其抗偏载能力强,结构紧凑等优点被广泛应用于地铁列车的端部吸能结构中。以某型地铁列车的刨削式防爬器为研究对象,使用有限元仿真的方式建立该吸能结构的对称简化模型,并结合台车冲击的试验数据验证有限元模型的准确性;通过数值仿真的方式,将刨刀前角(α)、刨刀后角(β)、刨刀宽度(w)和刨削深度(d)作为输入变量,以总吸能量(E_(A))和吸能阶段的平均刨削力(M_(PF))为耐撞性指标,以样本方差(S^(2))作为考核参照,通过全因子法对输入变量进行参数化分析;在此基础上,利用径向基函数构建代理模型,并采用多目标遗传算法(MOGA)对该吸能结构的主要设计参数进行优化设计,以确定结构参数的最佳的配置方案。研究结果表明:在该型刨削式防爬吸能结构的主要设计尺寸参数中,β对E_(A)、M_(PF)以及S^(2)的影响均不明显;α对MPF、E_(A)呈负相关,同时与S^(2)呈正相关;w和d对E_(A)与M_(PF)呈正相关、与S^(2)呈负相关;通过优化设计得到的吸能结构的最优的参数设计方案中:d为3.94 mm;α为7.78°,w为34 mm;最优设计方案的E_(A)提高了5.91%,M_(PF)提高了5.89%,S^(2)降低了45.4%,耐撞性与平稳性得到了提高。研究结果可为地铁列车刨削式防爬吸能结构的设计提供工程参考。
关键词
地铁列车
刨削式防爬器
耐撞性
台车试验
平稳性
多目标优化
Keywords
metro vehicle
planning type anti-climbing device
trolley experiment
crashworthiness
stationarity
multi-objective optimization
分类号
U270.3 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
诱导分布对高速列车多胞结构耐撞性的影响
被引量：
6
2
作者
梁习锋
陈劼昊
李治祥
马闻
许平
机构
中南大学
交通运输
工程
学院
中南大学
轨道交通
安全
关键
技术
国际
联合
研究
实验室
中南大学铁道车辆安全技术国家与地方联合工程研究中心
出处
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期1626-1634,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51675537)。
文摘
通过在高速列车端部吸能结构的不同区域加入诱导孔,研究不同位置的开孔方案对多胞结构的吸能特性影响。通过有限元软件LS-DYNA建立开孔结构的有限元模型,并在冲击试验数据中验证该模型的有效性,然后,分别在结构内侧、中部和外侧3个位置布置诱导孔,诱导孔类型有4孔和8孔2种,共形成6种不同诱导结构,研究结构耐撞性随位置变化的规律,并通过复杂比例评价决策方法,选择其中耐撞性最佳的开孔结构。研究结果表明:在多胞结构中加入诱导结构能够有效提高结构的褶皱数量,而在内侧加入诱导孔对于提高褶皱数量的效果好于在结构外侧加入诱导孔产生的效果,在内侧开孔能够提高结构整体的褶皱数量,而在外侧开孔能够提高部分相邻胞壁的褶皱数量,但可能会对原本规则变形的胞壁造成一定影响;在外侧加入诱导孔会使结构的峰值力更低,力波动更平稳,但会使结构出现整体屈曲变形;在内侧加入诱导孔能提升更多的吸能量和比吸能;最优开孔结构的初始峰值力降低14.20%,压溃力效率提高20.63%。
关键词
高速列车
诱导分布
耐撞性
多胞结构
冲击载荷
Keywords
high-speed train
induction distribution
crashworthiness
multi-cell structure
impact load
分类号
U271.91 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
高速列车吸能结构开孔设计及结构优化
被引量：
2
3
作者
陈劼昊
梁习锋
许平
车全伟
机构
中南大学
交通运输
工程
学院教育部轨道交通
安全
重点实验室
中南大学
轨道交通
安全
关键
技术
国际
联合
研究
实验室
中南大学铁道车辆安全技术国家与地方联合工程研究中心
中车青岛四方股份有限公司
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1502-1510,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51675537)。
文摘
通过在高速列车端部的多胞吸能结构中加入纵向开孔方案,来提高结构的耐撞性能。研究通过有限元软件LSDYNA建立开孔结构的有限元模型,并通过动态冲击试验验证该模型的准确性。在此基础上,提出使用径向基函数代理模型(Radial Basis Function,RBF)和深度信念网络(Deep Belief Network,DBN)结合构建吸能结构的混合代理模型。采用多目标遗传算法对开孔的位置、大小以及结构的厚度进行参数优化设计,以峰值力(Peak Crash Force,PCF)和比吸能(Specific Energy Absorption,SEA)为优化目标,寻找最佳的开孔参数。研究结果表明:在多胞结构中进行纵向开孔设计能够有效提高结构耐撞性能,尤其在结构的峰值力和比吸能上有着较好的效果。此外,对比RBF代理模型和混合代理模型的耐撞性指标的拟合精度,RBF代理模型在经过DBN优化后,吸能量(Energy Absorption,EA)代理模型的最大相对误差和平均相对误差分别从12%和8%降低到4%和2%。比吸能代理模型的最大相对误差和平均相对误差分别从9%和5%降低到5%和2%,说明混合代理模型能够进一步提高RBF代理模型的精度。和初始开孔设计相比较,优化后的开孔方案在保持原有吸能量的基础上,使结构的比吸能从提高2%到提高6%,峰值力从降低3%到降低7%,优化后的开孔参数更为合理。
关键词
开孔结构
耐撞性优化
混合代理模型
多胞结构
冲击试验
Keywords
windowed structure
crashworthiness optimization
hybrid surrogate model
multi-cell structure
impact test
分类号
U270 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
地铁列车刨削式防爬吸能结构冲击力平稳行为参数优化
许平
魏鲁宁
邢杰
关月溪
杨雨晖
郭维年
杨丽婷
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
4
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职称材料
2
诱导分布对高速列车多胞结构耐撞性的影响
梁习锋
陈劼昊
李治祥
马闻
许平
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
6
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下载PDF
职称材料
3
高速列车吸能结构开孔设计及结构优化
陈劼昊
梁习锋
许平
车全伟
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
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职称材料
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