基于改進(jìn)粒子群算法的動(dòng)車組車體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、高速動(dòng)車組作為一種新型的交通運(yùn)輸工具，在中國(guó)鐵路客運(yùn)中起著重要作用，其中車體輕量化優(yōu)化一直是車體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。本文在研究CRH380B型動(dòng)車組中間車體性能的基礎(chǔ)上，以車體底架為主要研究對(duì)象，提出了車體的輕量化優(yōu)化模型;在研究粒子群算法及相關(guān)改進(jìn)方法的基礎(chǔ)上，提出并編制了求解約束問題的改進(jìn)簡(jiǎn)化粒子群優(yōu)化算法;結(jié)合MATLAB與ISIGHT優(yōu)化平臺(tái)利用改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法對(duì)車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了輕量化優(yōu)化。論文的具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、為

2、提高粒子群算法的尋優(yōu)效率，在簡(jiǎn)化粒子群算法的基礎(chǔ)上，提出一種融合種群信息的改進(jìn)策略。僅利用粒子個(gè)體最優(yōu)位置與種群最優(yōu)位置更新粒子位置使得算法描述更為簡(jiǎn)單，構(gòu)造一個(gè)依賴于種群信息的隨機(jī)項(xiàng)以增加種群多樣性，設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制函數(shù)方程以平衡算法全局探測(cè)與局部開發(fā)能力。數(shù)值算例試驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)算法在求解約束優(yōu)化問題時(shí)在尋優(yōu)能力與收斂速度方面與原算法相比有著明顯優(yōu)勢(shì)。
　　2、在分析CRH380B型動(dòng)車組中間車體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)車體幾何模型進(jìn)行

3、了必要的簡(jiǎn)化，利用殼單元描述車體的受力特性，建立了比較精細(xì)的整車有限元模型;參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12663:2000對(duì)車體進(jìn)行了16種工況下的有限元計(jì)算，同時(shí)也完成了空車的模態(tài)計(jì)算，校核了車體靜強(qiáng)度、剛度與模態(tài)，結(jié)果表明車體結(jié)構(gòu)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　3、以底架邊梁及底架上下蓋板厚度為設(shè)計(jì)變量，基于ISIGHT多學(xué)科優(yōu)化平臺(tái)，提取了約束車體靜強(qiáng)度、剛度及模態(tài)所對(duì)應(yīng)的參數(shù)作為輸出響應(yīng)。利用最優(yōu)拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到了輸出響應(yīng)與設(shè)計(jì)變量之間對(duì)

4、應(yīng)的樣本點(diǎn);利用二階多項(xiàng)式響應(yīng)面模型建立了車體結(jié)構(gòu)的近似模型，分析了參數(shù)靈敏度，計(jì)算了近似模型誤差，根據(jù)系數(shù)表得到了輸出響應(yīng)關(guān)于設(shè)計(jì)變量的多元二次回歸方程。
　　4、在近似模型的基礎(chǔ)上，以車體質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)，以車體剛度、強(qiáng)度以及一階垂向共振頻率為約束條件進(jìn)行輕量化優(yōu)化，分別利用ISIGHT中的粒子群算法與改進(jìn)算法進(jìn)行尋優(yōu)求解。對(duì)比兩種優(yōu)化結(jié)果并進(jìn)行驗(yàn)證分析，兩種算法均能在保證車體靜強(qiáng)度、剛度及模態(tài)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下達(dá)到車體輕量化