车辆用钢板弹簧的可靠性优化设计

 介绍了车辆不同厚度钢板弹簧的可靠性优化设计方法在基本随机变量的概率特性已知的情况下，运用二阶矩法和约束随机方向法对钢板弹簧进行了可靠胜优化设计，编制了实用的计算机程序，迅速准确地得到了钢板弹簧的可靠性优化没计信息．     

任意分布参数的机械零件的可靠性稳健设计（三）：弹簧

 应用具有任意分布参数机械零件可靠性稳健设计的理论方法，对具有任意分布参数机械典型弹簧系零件如扭杆弹簧和螺旋弹簧，进行了可靠性稳健设计，给出了计算仿真分析结果，对工程实际的机械零件的可靠性稳健设计提供了理论依据．     

任意分布参数的机械零件的可靠性稳健设计（一）：理论部分

 将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术和稳健设计方法相结合，讨论了具有任意分布参数的机械零件的可靠性稳健设计问题，提出了可靠性稳健设计的计算方法．把可靠性灵敏度融入可靠性优化设计模型之中，将可靠性稳健设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题．在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下，通过计算机程序可以实现具有任意分布参数的机械零件的可靠性稳健设计，迅速准确地得到具有任意分布参数的机械零件的可靠性稳健设计信息。     

中低速磁浮车辆空气弹簧动力学建模及其应用研究

建立合理的适用于中低速磁浮车辆的空气弹簧动力学模型是预测中低速磁浮车辆动力学性能的必要条件。基于振动力学与弹性力学基本原理，建立了中低速磁浮车辆空气弹簧系统非线性动力学模型，依据测试结果辨识了系统参数，试验验证了模型的准确性，并结合线路动态测试结果对比了线性模型与非线性模型的差异。结果表明：空气弹簧在±70 mm有效行程范围内，其垂向载荷-内压-位移之间呈三次函数关系，行程大于70 mm时，载荷-位移呈线性关系；磁浮车辆空气弹簧横向刚度极大，可以分段线性近似表示；直线线路车辆速度大于30 km/h以及曲线线路半径小于100 m时，线性模型计算结果偏差较大，非线性模型计算精度显著高于等效线性模型。研究结果可为中低速磁浮车辆设计、动力性能预测提供理论依据。     

压杆稳定可靠性灵敏度设计

在稳定可靠性设计理论与灵敏度分析方法的基础上,研究了压杆稳定可靠性灵敏度设计问题。提出了稳定可靠性灵敏度设计的计算方法,给出了压杆可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对压杆稳定可靠性的影响,为压杆稳定可靠性设计提供了理论依据。     

装载机两柱翻车保护装置的可靠性灵敏度分析

翻车保护装置的主要功能是当工程车辆发生滚翻等意外事故时,保障驾驶员的安全,最大限度地降低事故造成的生命财产损失.对装载机两柱翻车保护装置的可靠性及可靠性灵敏度进行分析.使用有限元软件对结构进行参数化建模,建立相应的设计变量.根据试验设计理论,使用随机有限元方法对结构进行应力分析,获得了设计变量与应力间的一一对应关系.利用BP神经网络的非线性拟合技术,对获得的样本进行拟合,获得功能函数的显式表达.根据应力-强度干涉理论,运用一次二阶矩方法得到结构的可靠性.使用矩阵微分技术,分析了设计变量对结构可靠性的影响程度,即可靠性灵敏度.所得结果可为装载机两柱翻车保护装置的设计提供理论依据,具有一定的工程意义.     

单气室油气弹簧的优化设计研究

摘要：讨论了某军用越野车单气室油气弹簧的优化设计。首先建立油气弹簧的单缸数学模型,进而建立油气悬架系统1/2车辆模型的数学模型。然后根据越野车的特点,以车辆的平顺性和轮胎的接地性作为目标函数,以前、后油气弹簧的主要参数包括主活塞直径、阻尼孔水力直径、单向阀水力直径以及平衡位置时副气室和蓄能器内气体体积与压力作为设计变量,结合约束条件,建立了基于1/2车辆模型的油气弹簧优化设计数学模型,并应用粒子群算法进行了求解。结果分析表明,优化设计后的油气悬架系统的综合性能提高了37.33%。     

小半径竖曲线上磁浮车辆空气弹簧动态响应分析

以某高速常导磁浮车辆新型悬浮架为研究对象。建立了包括非线性空气弹簧模型和主动电磁悬浮控制的磁浮车辆动力学模型,模拟计算了车辆低速通过小半径凸竖曲线时的动力学响应,并与采用空气弹簧线性等效模型的计算结果进行了对比。结果表明,基于空气弹簧等效模型和非线性模型得到的车体和电磁铁动态响应差别不大,但空气弹簧等效模型的伸缩量计算值显著小于非线性空气弹簧模型;磁浮车辆单侧8个空气弹簧的垂向伸缩变形、橡胶气囊内压变化和垂向力变化规律符合线性关系,基于空气弹簧非线性模型的仿真结果为高速磁浮车辆二系悬挂系统设计提供了依据。     

参数灵敏度反馈车辆半主动悬架控制

为解决悬架控制器对车辆参数和行驶工况参数变化的适应性问题,不同于以往的自适应、自校正控制方法,将参数灵敏度引入控制系统中,以降低参数灵敏度为目标进行车辆半主动悬架系统控制研究。控制系统的反馈由状态反馈和灵敏度反馈两部分组成。应用该方法在常用车辆参数和行驶工况参数下设计控制器,并与传统的LQR控制器进行比较。研究表明,在车辆参数和行驶工况参数不变情况下,灵敏度反馈方法所得车身加速度和轮胎变形增益比二次型最优方法减小6 d B~8 d B;两种方法所得悬架动挠度基本接近。此外,当路面激励增加、车速提高和车辆载荷减小时,灵敏度反馈方法比二次型最优方法具有较好的鲁棒性。     

微型斯特林制冷机用柔性板弹簧性能分析

基于有限元方法,分别对压缩机和膨胀机用柔性板弹簧进行理论分析,明确了最优网格单元数量和加载边界条件对设计准确度的影响。实验测试的板弹簧刚度与理论分析结果平均误差小于0.5%,而自振频率与理论分析结果平均误差小于2%。同时,分析了制冷机常用的3种不同型线类型的板弹簧,偏心型圆渐开线板弹簧不仅具有较大的径轴向刚度比且可靠性更高,圆渐开线型更利于线性压缩机在较高的频率下工作。综合考虑下,选用偏心型板弹簧作为微型制冷机用板弹簧。     

汽车零部件的可靠性稳健优化设计——理论部分*

将可靠性优化设计理论与可靠性灵敏度分析方法相结合，讨论了汽车零部件的可靠性稳健优化设计问题，提出了可靠性稳健优化设计的计算方法。把可靠性灵敏度融入可靠性优化设计模型之中，将可靠性稳健优化设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。     

螺旋管簧的可靠性优化设计

讨论了螺旋管簧的可靠性优化设计问题。在基本随机变量的概率特性已知的情况下，采用二阶矩法和可靠性优化设计方法对螺旋管簧进行了可靠性优化设计。通过计算机程序可以直接实现螺旋管簧的可靠性优化设计，迅速准确地得到螺旋管簧的可靠性优化设计信息。     

可靠性灵敏度分析的自适应重要抽样法

基于全局优化的模拟退火方法,提出了结构可靠性灵敏度分析的自适应重要抽样方法。所提方法由模拟退火来逐步寻找结构最可能失效点,通过逐步优化的最可能失效点来构建可靠性灵敏度分析所需的重要抽样函数。从重要抽样密度函数中抽取样本,来对结构可靠性灵敏度作无偏估计,推导了可靠性灵敏度估计量方差和变异系数的计算公式。与基于Monte-Carlo法的可靠性参数灵敏度分析相比,该方法具有更高的抽样效率,算例证明了所提方法的优越性。     

A reliability-based robust optimization design for the drum brake using adaptive Kriging surrogate model

To decrease random parameters’ influence on the drum brake reliability, the reliability-based robust optimization design (RBROD) of the electric vehicle brake is proposed. Based on the assumption that the maximum temperature of the brake cannot exceed the allowable temperature, a performance function model of thermal–mechanical coupling reliability of drum brakes is established by the adaptive Kriging method, and the analysis of reliability sensitivity and RBROD are conducted. The accuracy of the proposed model is verified by temperature measurement experiment under emergency braking condition. The robust optimization design improves the drum brake reliability to 0.99998 and reduce the influence of the design parameters on the reliability, with the absolute values of the reliability sensitivity and the weight of the drum brake are significantly smaller. Therefore, the objectives of reliability design, robustness design, and optimization design are simultaneously achieved by the proposed methods. Besides, the relative error of the proposed method is 0.373%, the number of function evaluations is 39, and the comparison with four meta-model methods show that the proposed method holds high-accuracy and high-efficiency. This study provides a high-precision theoretical explanation for the robust optimization design of drum brake.     

A Multi‐attribute Reliability Allocation Method Considering Uncertain Preferences

In reliability allocation, certain reliability values are assigned to subsystems and components to achieve the required system reliability. One big challenge in solving such reliability‐based design problems is how to handle the uncertain preferences of a decision maker on multiple attributes of interest. In this paper, we propose a new ordered weighted averaging (OWA) method based on an analytic hierarchy process to address the decision maker's uncertain preferences in reliability allocation. In the proposed OWA operator, a bi‐objective mathematical programming model considering both maximal entropy and minimal variance is transformed into a single‐objective mathematical programming model using an ideal‐point method. The maximum entropy minimal variance OWA operator takes full advantage of available information and avoids overestimating the decision maker's preferences. A detailed computational procedure is presented to facilitate the implementation of the proposed method in practice. An illustrative example about the powertrain of fuel cell vehicles is provided to demonstrate the effectiveness of this method in handling multiple attributes with uncertain preferences in reliability allocation. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

自适应遗传算法用于机械零件的可靠性设计

目的　探索机械零件可靠性优化设计的一种新方法 .方法　在造价、体积、强度和重量等约束条件下 ,机械零件的可靠性优化设计问题是一个具有多局部极值、非线性及具有整数和实数变量的混合优化问题 .本文以发动机气门弹簧为例 ,应用遗传算法建立了机械零件可靠性优化设计的一种新方法 .结果　应用自适应遗传算法建立的新方法比常规优化方法更适合于并行处理优化计算 .结论　将自适应遗传算法用于机械零件的可靠性设计效果是明显的     

Dynamics and stability of unicycles and monocycles

Single-wheel vehicles include the monocycle proposed by Leonardo da Vinci and the more familiar unicycle. Although these vehicles are very simple mechanically, their stability characteristics are complicated and it is believed that they have not been investigated analytically previously. In this paper, a unified analysis applicable to both types of vehicles is presented along with typical calculations and a discussion of their implications     

Reliability sensitivity analysis with random and interval variables

In reliability analysis and reliability‐based design, sensitivity analysis identifies the relationship between the change in reliability and the change in the characteristics of uncertain variables. Sensitivity analysis is also used to identify the most significant uncertain variables that have the highest contributions to reliability. Most of the current sensitivity analysis methods are applicable for only random variables. In many engineering applications, however, some of uncertain variables are intervals. In this work, a sensitivity analysis method is proposed for the mixture of random and interval variables. Six sensitivity indices are defined for the sensitivity of the average reliability and reliability bounds with respect to the averages and widths of intervals, as well as with respect to the distribution parameters of random variables. The equations of these sensitivity indices are derived based on the first‐order reliability method (FORM). The proposed reliability sensitivity analysis is a byproduct of FORM without any extra function calls after reliability is found. Once FORM is performed, the sensitivity information is obtained automatically. Two examples are used for demonstration. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.