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城市轨道交通低地板有轨电车弹性车轮优化设计与疲劳寿命研究
1
作者
赵荣国
潘思羽
+4 位作者
叶杜恒
张晨
彭金龙
竺峰
林胜
《湘潭大学学报(自然科学版)》
2025年第1期11-23,共13页
弹性车轮是城市轨道交通低地板有轨电车的重要组成部分,为了提高弹性车轮服役疲劳寿命,该文基于撕裂能理论,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对弹性车轮橡胶元件进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先,基于裂纹能量理论,研究了...
弹性车轮是城市轨道交通低地板有轨电车的重要组成部分,为了提高弹性车轮服役疲劳寿命,该文基于撕裂能理论,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对弹性车轮橡胶元件进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先,基于裂纹能量理论,研究了橡胶材料的疲劳特性,建立弹性车轮橡胶元件有限元模型并进行数值模拟计算,结果表明弹性车轮的刚度和疲劳寿命均未达到设计要求.其次,基于正交数值试验和Sobol模型,提出了一种改进的灵敏度分析方法,以最小应变为优化目标,选用改进灵敏度分析方法确定的结构参数为设计变量,建立二阶响应面模型,采用自适应多岛遗传算法对刚度约束条件下的弹性车轮橡胶元件进行单目标多因素优化设计,并对优化弹性车轮进行有限元数值模拟分析,结果表明优化弹性车轮结构的疲劳寿命比原弹性车轮结构提高了30%,优化弹性车轮的刚度和疲劳寿命均满足设计要求.最后,对优化弹性车轮分别进行径向加载试验和疲劳试验,结果表明有限元计算刚度曲线与试验刚度曲线吻合,且经历设计疲劳周次载荷循环的优化弹性车轮,其结构保持完整,验证了有限元模型和疲劳寿命数值模拟的有效性.
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关键词
弹性车轮
优化设计
疲劳寿命
敏度分析
有限元
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职称材料
轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器有限元优化设计与疲劳寿命研究
2
作者
赵荣国
徐凌鹏
+3 位作者
唐涟怡
杨小强
姬楠
黄友剑
《湘潭大学学报（自然科学版）》
CAS
2023年第4期50-60,共11页
为了提高轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器服役疲劳寿命,该文基于等效撕裂能法,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对锥形橡胶弹簧减振器进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先应用ABAQUS软件构建锥形橡胶弹簧减振器有限元模型,有限...
为了提高轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器服役疲劳寿命,该文基于等效撕裂能法,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对锥形橡胶弹簧减振器进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先应用ABAQUS软件构建锥形橡胶弹簧减振器有限元模型,有限元数值模拟结果表明,原结构的刚度系数和疲劳寿命均不满足结构设计要求.其次,采用正交数值试验方法,分析锥形橡胶弹簧减振器几何参数对其疲劳寿命的影响,结果表明第一层橡胶的厚度和长度对结构的疲劳寿命有显著影响,而第四层橡胶的厚度影响最小;以最小应变为优化目标,以正交数值试验确定的几何参数为设计变量,建立二阶响应面模型,并利用多岛遗传算法对刚度约束条件下的锥形橡胶弹簧减振器进行单目标多因素优化设计.结果表明优化后的结构刚度系数为0.630 kN/mm,在设计刚度系数范围内,疲劳寿命为496.3万次,而设计疲劳寿命为350万次,疲劳寿命和刚度均满足设计要求.最后,对数值计算结果进行试验验证,结果表明计算疲劳寿命与试验结果吻合良好,模拟的疲劳失效位置与试验结果相符.
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关键词
锥形橡胶弹簧减振器
优化设计
疲劳寿命
刚度
有限元
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职称材料
题名
城市轨道交通低地板有轨电车弹性车轮优化设计与疲劳寿命研究
1
作者
赵荣国
潘思羽
叶杜恒
张晨
彭金龙
竺峰
林胜
机构
湘潭大学工程结构动力学与可靠性分析湖南省普通高等学校重点实验室
湘潭
大学
机械
工程
与
力学
学院
湘潭
大学
土木
工程
学院
中国中车株洲时代新材料科技股份有限公司
出处
《湘潭大学学报(自然科学版)》
2025年第1期11-23,共13页
基金
国家自然科学基金(52175255)
湖南省高层次人才聚集项目(2019RS1059)
湖南省研究生科研创新项目(CX20200648)。
文摘
弹性车轮是城市轨道交通低地板有轨电车的重要组成部分,为了提高弹性车轮服役疲劳寿命,该文基于撕裂能理论,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对弹性车轮橡胶元件进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先,基于裂纹能量理论,研究了橡胶材料的疲劳特性,建立弹性车轮橡胶元件有限元模型并进行数值模拟计算,结果表明弹性车轮的刚度和疲劳寿命均未达到设计要求.其次,基于正交数值试验和Sobol模型,提出了一种改进的灵敏度分析方法,以最小应变为优化目标,选用改进灵敏度分析方法确定的结构参数为设计变量,建立二阶响应面模型,采用自适应多岛遗传算法对刚度约束条件下的弹性车轮橡胶元件进行单目标多因素优化设计,并对优化弹性车轮进行有限元数值模拟分析,结果表明优化弹性车轮结构的疲劳寿命比原弹性车轮结构提高了30%,优化弹性车轮的刚度和疲劳寿命均满足设计要求.最后,对优化弹性车轮分别进行径向加载试验和疲劳试验,结果表明有限元计算刚度曲线与试验刚度曲线吻合,且经历设计疲劳周次载荷循环的优化弹性车轮,其结构保持完整,验证了有限元模型和疲劳寿命数值模拟的有效性.
关键词
弹性车轮
优化设计
疲劳寿命
敏度分析
有限元
Keywords
resilient wheel
optimization design
fatigue lifetime
sensitivity analysis
finite element
分类号
O346 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器有限元优化设计与疲劳寿命研究
2
作者
赵荣国
徐凌鹏
唐涟怡
杨小强
姬楠
黄友剑
机构
湘潭大学工程结构动力学与可靠性分析湖南省普通高等学校重点实验室
湘潭
大学
机械
工程
与
力学
学院
湘潭
大学
土木
工程
学院
中国中车株洲时代新材料科技股份有限公司
出处
《湘潭大学学报（自然科学版）》
CAS
2023年第4期50-60,共11页
基金
国家自然科学基金(52175255)
湖南省高层次人才聚集项目(2019RS1059)
湖南省研究生科研创新项目(CX20200648)。
文摘
为了提高轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器服役疲劳寿命,该文基于等效撕裂能法,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对锥形橡胶弹簧减振器进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先应用ABAQUS软件构建锥形橡胶弹簧减振器有限元模型,有限元数值模拟结果表明,原结构的刚度系数和疲劳寿命均不满足结构设计要求.其次,采用正交数值试验方法,分析锥形橡胶弹簧减振器几何参数对其疲劳寿命的影响,结果表明第一层橡胶的厚度和长度对结构的疲劳寿命有显著影响,而第四层橡胶的厚度影响最小;以最小应变为优化目标,以正交数值试验确定的几何参数为设计变量,建立二阶响应面模型,并利用多岛遗传算法对刚度约束条件下的锥形橡胶弹簧减振器进行单目标多因素优化设计.结果表明优化后的结构刚度系数为0.630 kN/mm,在设计刚度系数范围内,疲劳寿命为496.3万次,而设计疲劳寿命为350万次,疲劳寿命和刚度均满足设计要求.最后,对数值计算结果进行试验验证,结果表明计算疲劳寿命与试验结果吻合良好,模拟的疲劳失效位置与试验结果相符.
关键词
锥形橡胶弹簧减振器
优化设计
疲劳寿命
刚度
有限元
Keywords
conical rubber spring shock absorber
optimization design
fatigue lifetime
stiffness
finite element
分类号
TH135 [机械工程—机械制造及自动化]
O242.21 [理学—计算数学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
城市轨道交通低地板有轨电车弹性车轮优化设计与疲劳寿命研究
赵荣国
潘思羽
叶杜恒
张晨
彭金龙
竺峰
林胜
《湘潭大学学报(自然科学版)》
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器有限元优化设计与疲劳寿命研究
赵荣国
徐凌鹏
唐涟怡
杨小强
姬楠
黄友剑
《湘潭大学学报（自然科学版）》
CAS
2023
0
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职称材料
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