基于平台力波动的压溃管结构参数优化设计

作者：许平; 关月溪; 阳程星^*; 魏鲁宁; 杨雨晖; 刘旭东

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 20(10): 3965-3975.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20222094

• 车钩缓冲装置
• 压溃管
• 力学参数
• 平稳性
• 多目标优化

在列车碰撞时，车钩缓冲装置是最先开始发生变形的部分，其能量吸收特性、压溃平稳性会影响后续列车碰撞的动态行为特性。为提高车钩缓冲装置在碰撞过程中压溃的平稳性，采用基于模型的多目标遗传算法的优化方法，研究车钩压溃管吸能结构碰撞力学参数的最优配置。通过建立车钩压溃管仿真模型，分析比对仿真模型与试验测试的力学曲线，采用样本方差S2体现平台力波动，分析压溃管厚度T，加压管锥角α和加压管外半径r对比吸能(Sea)、平台力(Favg)和平台力波动(S2)的影响。将Sea，|Favg-1 200|作为评价指标，S2作为约束，基于试验设计采用径向基函数法建立T,α和r关于Sea和|Favg-1 200|的响应面模型，并基于模型采用多目标遗传算法对车钩压溃管结构的力学参数进行多目标优化，通过多目标优化的帕累托前沿得到了车钩压溃管的最优参数配置。研究结果表明：在所有的设计变量中，加压管外半径r对Sea的影响最大，压溃管厚度T对Favg影响最大，加压管外半径r对S2影响最大。除加压管外半径r对S2是负相关的关系，其余变量对Sea,Favg和S2都是正相关的关系。在最优参数配置下Sea提高了12.16%,Favg提高了8.35%,S2下降了58.47%，吸能量提高了6.34%。优化后的力学参数配置方案提高了车钩的吸能量，降低了压溃管平台力的波动，提高了车钩压溃管在碰撞过程中压溃的平稳性。

• 单位
  中南大学; 中车青岛四方车辆研究所有限公司